三次元器官の構築と維持を司るHippo-Yapシグナル伝達系の解析

2016 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 16K08588
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 浅岡 洋一 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (10436644)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 細胞内シグナル伝達 / 器官構築

研究実績の概要

脊椎動物の体は複雑な三次元的形態をしており、組織や器官が正しく形作られ適切に配置されることにより初めて機能を発揮できる。こうした三次元的な形態形成の場には組織張力の制御が不可欠であるが、その詳細な分子機構については不明な点が多い。我々はこれまでに、表現型を指標にした網羅的変異体スクリーニングにより、重力に抗した形作りができずに扁平胚の表現型を示すメダカhirame (hir) 変異体を同定した。この変異体の解析から、原因遺伝子YAPがアクチンの重合制御により細胞張力を介して細胞外基質の硬さを調整し、組織の三次元形態と配置を統御することを見出した。すなわち、YAPは組織メカニクスの相補性を担いメカノホメオスターシスを統御するマスター分子の１つであると考えられた (Nature, 2015)。しかしながら、Hippo-YAPシグナル伝達系がいかにして上皮組織を構成する個々の細胞間の力学的な相互作用を統御し、三次元的な組織構築・維持を実現しているのかという問題は依然として謎に包まれている。我々はこうした背景を踏まえ、メダカ胚の立体組織形成・維持において、組織の力学特性を統御するYAP分子ネットワークの実体を明らかにすることを目的とした。本研究では、RNA-seq法によりメダカ野生型胚とhir変異体胚との間の比較トランスクリプトーム解析を行い、YAPメカノネットワークの構成因子の同定を目指した。具体的には、明確な表現型が確認できる発生期のメダカ野生型胚およびhir変異体胚から、それぞれtotal RNAの抽出を行った。3回ずつ独立して抽出を行い、最終的に合計6つのRNAサンプルを得た。これらのRNAサンプルを用いてRNA-seq解析を行った結果、hir変異体において顕著な発現変動を示す複数の遺伝子を明らかにした。

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

本年度のRNA-seq法によるメダカ野生型胚とhir変異体胚との間の比較トランスクリプトーム解析から、YAPメカノネットワークの候補遺伝子を明らかにすることができた。本候補遺伝子の詳細な解析をさらに進めることにより、Hippo-YAPシグナル伝達系による組織の三次元構築メカニズムを理解することができると考えられる。

今後の研究の推進方策

今後、CRISPR-Cas9システムを用いたノックアウトメダカの作成を進めることにより、YAPメカノネットワークを支える重要分子を明らかにできるものと考えている。

次年度使用額が生じた理由

本研究課題の研究目的を達成するにあたり、他の研究グループが発表した論文を精査した結果、当初の研究方法に加え新たな研究手法の開発ならびに培養系の導入などを検討する必要が生じたため。

次年度使用額の使用計画

組織の力学特性を統御するYAP分子ネットワークの全貌を明らかにするために、モデル生物メダカを用いた解析に加えて、新たに三次元細胞培養系を用いた解析が可能であるかどうか検討する予定である。

研究成果

• [国際共同研究] IST Austria(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: IST Austria
• [雑誌論文] YAP is essential for 3D organogenesis withstanding gravity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Asaoka, Hiroshi Nishina and Makoto Furutani-Seiki.
  • 雑誌名: Dev Growth Differ. 巻: 59 ページ: 52-58
  • DOI: 10.1111/dgd.12338
  • 査読あり
• [雑誌論文] The mevalonate pathway regulates primitive streak formation via protein farnesylation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshimi Okamoto-Uchida, Ruoxing Yu, Norio Miyamura, Norie Arima, Mari Ishigami-Yuasa, Hiroyuki Kagechika, Suguru Yoshida, Takamitsu Hosoya, Makiko Nawa, Takeshi Kasama, Yoichi Asaoka, Reiner Wimmer Alois, Ulrich Elling, Josef M. Penninger, Sachiko Nishina, Noriyuki Azuma and Hiroshi Nishina
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 ページ: 37697
  • DOI: 10.1038/srep37697
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SLC7 family transporters control the establishment of left-right asymmetry during organogenesis in medaka by activating mTOR signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Asaoka, Yoko Nagai, Misako Namae, Makoto Furutani-Seiki and Hiroshi Nishina
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 474 ページ: 146-153
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.04.087
  • 査読あり
• [学会発表] 宇宙環境における宿主-病原体の相互作用変化の解析に向けたメダカ感染モデルの構築 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浅岡洋一, 白井睦訓
  • 学会等名: 第86回日本感染症学会西日本地方会学術集会
  • 発表場所: 沖縄県宜野湾市 (沖縄コンベンションセンター)
  • 年月日: 2016-11-24
• [学会発表] YAPは組織張力の制御を通して立体臓器を構築する (2016)
  • 著者名/発表者名: 浅岡洋一, 仁科博史, Carl-Philipp Heisenberg, 古谷-清木誠
  • 学会等名: 日本遺伝学会第88回大会
  • 発表場所: 静岡県三島市 (日本大学国際関係学部)
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] SLC7 family transporters control the establishment of left-right asymmetry during organogenesis in medaka by activating mTOR signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoichi Asaoka, Yoko Nagai, Misako Namae, Makoto Furutani-Seiki and Hiroshi Nishina
  • 学会等名: 第22回小型魚類研究会
  • 発表場所: 愛知県岡崎市 (岡崎カンファレンスセンター)
  • 年月日: 2016-08-20 – 2016-08-21