| 研究課題/領域番号 |
16H06169
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
高鳥 直士 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70404960)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 細胞極性 / 核移動 / mRNA局在 / 非対称細胞分裂 |
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| 研究実績の概要 |
胚発生の過程で１種類の細胞から複数種類の細胞ができるという現象は，非常に興味深く，これまで多くの研究者によって調べられてきた．胚の細胞が多様化する過程の初期段階の一つが胚葉の形成であり，胚細胞の一部が外胚葉，中胚葉，内胚葉のいずれかの運命を獲得する．中胚葉と内胚葉は，多くの動物で同じ母細胞ー中内胚葉細胞ーから作られる．中内胚葉細胞が分裂して作られる娘細胞のうち，どの細胞が中胚葉（または内胚葉）になるか決める仕組みは多くの動物でまだ謎である．細胞ひとつひとつの中で何が起きて，娘細胞が互いに異なる運命を持つに至るのか，分子メカニズムの一端がわかっているのはホヤと線虫だけである．申請者は，ホヤで中・内胚葉運命分離の分子機構を解明するのに大きく貢献した．Notという転写因子をコードするmRNAが中内胚葉細胞の中の一端に偏り，それが一方の娘細胞に受け継がれることで，娘細胞間の細胞運命の違いが作られることを明らかにした．Not mRNAが偏る際には，中内胚葉細胞の核が移動し，Not mRNAの大部分は核の中にあって，核とともに移動することが示唆された．興味深いことに，核の移動方向は個体間で差がなく，一定であった．核は，PI3Kと呼ばれるタンパク質が偏った方向に移動すること，PI3Kの偏りは受精によって引き起こされる細胞内の再配置の際に作られ，その後，PI3K自身の活性によって偏りが維持されることがわかった．核移動は微小管と呼ばれる細胞内の繊維状の構造に依存していた．微小管は核近傍にある中心体から核移動方向の細胞膜まで伸びており，この配向はPI3Kの偏りに依存していた．
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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
これまでの解析により核移動には微小管が重要であることがわかっている．核を移動させる力がどのようにして作られ，力の向きがどのように決まるか明らかにするには，微小管の配向及びモータータンパク質の細胞内局在を詳細に観察することが重要である．中内胚葉細胞はおよそ100μmの細胞であり，細胞全体で微小管の配向を詳細に観察することは，顕微鏡の性能上の問題もあり，困難である．昨年度は，こうした問題点（レンズの検討，プレパラートの安定性，マウント剤，観察波長など）をひとつひとつ解決し，核から中心体，中心体から細胞膜に至るまでの微小管を詳細に，高解像度で観察することができるようになった．さらに，微細構造の観察のために電子顕微鏡での観察を開始し，細胞核の移動方向を含む，狙った面で切片を作成し，電子顕微鏡観察を行う方法を確立した．また，電子顕微鏡観察に適した固定方法でなおかつ微小管をよく保存する固定方法を検討し，良好な結果が得られるに至った．今後，こうした観察方法を活用してPI3K依存的に微小管配光を制御する分子機構に迫ることができると考える．
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| 今後の研究の推進方策 |
超解像度共焦点顕微鏡と電子顕微鏡による観察方法をほぼ確立できたので，PI3Kの局在によって作り出された極性に従って微小管の配向を制御する分子機構を解析する．細胞膜直下での力の支持機構，中心体の違いを作り出す機構に注目して解析を続ける．
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