上皮細胞の動態を制御する場としての力の発生とその応答

2014 年度 実績報告書

• 研究領域: 動く細胞と場のクロストークによる秩序の生成
• 研究課題/領域番号: 22111007
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 林 茂生 国立研究開発法人理化学研究所, 多細胞システム形成研究センター, チームリーダー (60183092)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 上皮 / 管腔形成 / 陥入 / 力学 / ショウジョウバエ

研究実績の概要

前年度までの研究により上皮組織が一過的な不安定状態から陥入運動により管状に変形する力学過程を解明した。その研究過程において変形を経た上皮が安定した管を形成するのは気管の原基に限られることを見出した。従って気管の原基には平面上皮ではなく、管状の形状に遷移しやすい性質が付与されていると考えられた。そのメカニズムの解明のために気管特異的に作用する転写調節因子Trhに着目した。Trhは気管原基の出現と共に発現し、気管組織の発生と維持の期間を通じて安定に発現を続ける。まずTrh変異体をライブイメージング法によって解析し、Trh機能が欠損すると陥入した気管が管状の形態を維持できないことを見出した。その結果を元にTrh下流遺伝子の中で管形状維持にはたらく遺伝子の同定を目指した。しかし研究を進める過程で単一遺伝子のみでは管形状の維持には不十分である事が分かってきた。そのため複数のTrh下流遺伝子を組み合わせて機能解析を行うことで管状の状態を維持するために必要かつ十分な条件を探索した。Trh変異体の救済実験により管状上皮形態を部分的に維持する条件を発見することに成功した。この結果は管状組織の形成には平面上皮の変形に関わる力学的プロセスだけではなく、いったん変形でできあがった形状を長期間にわたり維持する細胞プロセスが必要であることを示すものである。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] キュリー研究所(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: キュリー研究所
• [国際共同研究] ベングリオン大学(イスラエル)
  • 国名: イスラエル
  • 外国機関名: ベングリオン大学
• [国際共同研究] 青島海洋大学(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 青島海洋大学
• [雑誌論文] Microtubule-dependent balanced cell contraction and luminal-matrix modification accelerate epithelial tube fusion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato, K., Dong, B., Wada, H., Tanaka-Matakatsu, M., Yagi, Y., Hayashi, S.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 000-000
  • DOI: 10.1038/ncomms11141
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A cortical instability drives periodic supracellular actin pattern formation in epithelial tubes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hanezzo E., Dong B., Recho P., Joanny J-F., Hayashi S.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 112 ページ: 8211-8625
  • DOI: 10.1073/pnas.1504762112
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transport and retention mechanism for the sustained distal localization of Spn-F/ IKKε during Drosophila bristle elongation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Otani T., Oshima K., Kimpara A., Takeda M., Abdu U., Hayashi S.
  • 雑誌名: Development 巻: 142 ページ: 2338-2351.
  • DOI: 10.1242/dev.121863
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shaping of biological tubes by mechanical interaction of cell and extracellular matrix. (2015)
  • 著者名/発表者名: Dong B., Hayashi S.
  • 雑誌名: Current Opinion in Genetics & Development 巻: 32 ページ: 129-134.
  • DOI: 10.1016/j.gde.2015.02.009
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanisms of cell height changes that mediate epithelial invagination. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo T., Hayashi S.
  • 雑誌名: Develp. Growth and Diff. 巻: 57 ページ: 313-323.
  • DOI: 10.1111/dgd.12224
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Genetic and physical mechanisms behind tube geometry and size control (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 茂生
  • 学会等名: CDB Symposium 2016 “Size in Development: Growth, Shape and Allometry”
  • 発表場所: 理化学研究所、兵庫県、神戸市
  • 年月日: 2016-03-28 – 2016-03-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transport and retention mechanism for the sustained distal organizer localization during Drosophila bristle elongateion (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 茂生
  • 学会等名: Asian-Pacific Developmental Biology Conference,
  • 発表場所: Xian China
  • 年月日: 2015-09-12 – 2015-09-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cell extrusion from epithelia undergoing morphogenetic movement (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 茂生
  • 学会等名: 1st International Symposium on Cell Competition, “Cell Competition in Development and Cancer”
  • 発表場所: 芝蘭会館、京都府、京都市
  • 年月日: 2015-09-10 – 2015-09-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Role of apical extracellular matrix in epithelial tube morphogenesis (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 茂生
  • 学会等名: Asian-Pacific Drosophila Conference,
  • 発表場所: Beijin, China
  • 年月日: 2015-05-13 – 2015-05-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 細胞をドーナツ型に変形させる力の源 －上皮細胞のトポロジーを変換するメカニズムを解明－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2016/20160421_1/
• [備考] 細胞伸長の司令塔を配置する仕組みを解明 －細胞内の物流システムの調節に新たな知見－
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150623_1/
• [備考] ドーナツ型？！奇抜な細胞の形態変化を可能にする仕組み
  • URL: http://www.cdb.riken.jp/news/2016/researches/0421_10621.html
• [備考] 細胞伸長の司令塔分子を正しく配置するメカニズム
  • URL: http://www.cdb.riken.jp/news/2015/researches/0702_8397.html
• [備考] アクチン繊維の自己組織化が管の形を整える
  • URL: http://www.cdb.riken.jp/news/2015/researches/0625_8201.html