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多細胞生物の発生にはいつも正確に同じ形を作るための精密な仕組みがある。例えば、系譜の異なる細胞同士が混ざり合わないことによって区画化が行われる。このような区画はコンパートメントと呼ばれる。コンパートメント境界は驚くほど真っ直ぐに維持され、パターン形成を行う際の基準として機能する。本研究では、コンパートメント境界の形成と維持を組織構築の自己組織化の第一歩と位置づけ、その仕組みを分子から細胞、細胞から組織への一連の過程として理解することを目指す。研究代表者は優れた遺伝学が利用可能なショウジョウバエを用い、ライブイメージングに適した表皮の上皮組織に見られるコンパートメント境界を研究モデルとして用いて研究を進めている。本研究ではまず、TLRファミリーに属する４つの遺伝子が表皮上皮組織において特徴的な発現パターンを有することを明らかにした。中でも、Toll-1はコンパートメント境界と一致するシャープな発現境界を示した。このことから、Toll-1が接着分子として機能し、その発現量の違いが境界の維持に寄与する可能性が考えられた。ショウジョウバエ由来の培養細胞S2が凝集塊を形成するかどうかを指標とし、Toll-1が細胞接着分子として機能することを示した。また、Toll-1の変異個体では境界が乱れることから、Toll-1が境界の維持に必要であることが示された。さらに、細胞動態の定量的解析を行い、組織内の細胞は周期的に伸縮を繰り返していること、Toll-1はその動的な細胞の活性に対して抵抗的に働くことで、乱された境界を速やかに元に戻すことが明らかになった。これらの研究結果は、免疫系におけるシグナル受容体として重要な働きを持つTLR遺伝子群の非免疫機能を明らかにした点において注目すべき成果である。一連の結果は、Nature Communications誌に掲載された。
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