| 研究課題/領域番号 |
16H02505
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
井垣 達吏 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (00467648)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 発生ロバストネス / 細胞間コミュニケーション / 細胞死 / 形態形成 / ショウジョウバエ |
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| 研究実績の概要 |
多細胞生物の個体発生は、種々の内的（遺伝的）・外的（環境的）撹乱の存在下でも常に正確な組織・器官を形づくる、きわめてロバストなシステムである。発生中の生体が様々な撹乱に対処して正常発生を維持する際、発生の時間軸に一時的な異常（時間軸の歪み）が生じ、これが何らかの機構で補正されることで発生ロバストネスが実現されると考えられる。本研究では、ショウジョウバエの発生過程で種々の内的・外的撹乱により時間軸に歪みが生じた際、これを補正する細胞集団挙動「細胞ターンオーバー」が誘発されるという予備的知見に基づき、この未知の細胞集団挙動の分子基盤とその役割を明らかにし、発生ロバストネスを支える細胞間コミュニケーションの新たな概念の発見を目指す。ショウジョウバエMinute変異体（リボソームタンパク質遺伝子の機能欠失変異をヘテロにもつ変異体）の発生過程では、幼虫期において顕著な発生時間の遅延が起こるものの、最終的には正常な形・大きさ・機能をもった個体が作られる。これまでに、Minute変異体の幼虫期の翅原基pouch領域において、Ecdysoneシグナルの上昇とその下流のYki活性依存的にWgシグナル活性が上昇し、これによるWgシグナル活性の急勾配化が細胞ターンオーバーを誘導することを見いだした。平成29年度は、Ecdysoneシグナルの下流イベントを詳細に解析し、EcdysoneシグナルによりJNKが活性化してその標的であるDilp8が発現誘導されることで個体の発生遅延が誘発されることを見いだした。一方、細胞ターンオーバーがどのようなメカニズムで発生時間軸の歪みを補正するのかを理解するため、細胞ターンオーバーを引き起こしうる遺伝子変異の遺伝学的スクリーニングを行い、RhoGEFタンパク質をコードするpebble遺伝子をヘテロに欠失したショウジョウバエの翅原基において、カスパーゼ阻害タンパク質p35を強制発現させると翅形成異常が引き起こされることを見いだした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究は、ショウジョウバエMinute変異体の翅原基pouch領域で起こる「細胞ターンオーバー」に着目し、この未知の細胞集団挙動の分子基盤とその役割の解析を通じて、発生ロバストネスを支える細胞間コミュニケーションの新たな概念の発見と確立を目指すものである。これまでに、この細胞ターンオーバーの誘発には翅原基pouch領域におけるEcdysoneシグナル依存的なYki活性化を介したWgシグナル活性の急勾配化が必要であること、またEcdysoneシグナルの下流で活性化するJNKシグナル依存的にDilp8が発現誘導されることで個体の発生遅延が誘発されることを明らかにすることができた。また、細胞ターンオーバーが発生時間軸の歪みを補正するメカニズムを探索するために行った遺伝学的スクリーニングにより、Minute変異体と同様の細胞ターンオーバーを引き起こす可能性のある変異としてpebble遺伝子変異を同定した。以上の経過から、本研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、Wgの発現誘導とDilp8依存的な発生遅延がどのようにして細胞ターオーバーを誘発するのかを明らかにするとともに、発生遅延、細胞ターオーバー、および組織成長制御の関係性を詳細に解析していく。また、細胞ターンオーバーがどのようなメカニズムで発生時間軸の歪みを補正（発生遅延という状況下で正常な組織発生を実現）するのかを理解するため、細胞ターンオーバーを引き起こす可能性のある遺伝子変異として同定したpebbleヘテロ変異体について、まず実際に細胞ターンオーバーが誘発されるかどうかを解析し、誘発された場合にはそのメカニズムを遺伝学的に明らかにしていく。
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