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組織は多種類の細胞からなり、細胞はそれぞれの接着性などの違いをもとに自ら動いて並び替えを行うことで機能的な組織構造を形づくる。申請者はこれまでに接着分子ネクチンに着目し、ホモフィリックよりもヘテロフィリックな接着が強いという性質によって、2種類の細胞が自らモザイクパターンに並ぶという新しい細胞選別の基本原理を見出し、これが様々な組織内の細胞の並び方を決めていることを示してきた。しかし、このようなモザイク様の細胞選別において、細胞がどのようにして隣接する細胞との接着力や親和性の違いを感知し、並び替え運動に変換するのかはわかっていない。
本研究では、細胞接着と細胞骨格の連携に働く分子群に着目し、接着力の違いを細胞選別運動に変換するメカニズムの解明を目標としてすすめてきた。前年度までに、異なるネクチンを発現している細胞が出会うと、相互に割込みを繰り返し、モザイクパターンに並び替わる際に、割り込みに働く2つの接着面では一方の接着面だけに接着分子や細胞骨格が偏って存在するだけではなく、接着面の構造が異なること、および接着面の運動能が異なることなど、様々な非対称性が存在することを示したが、これには接着分子の細胞内ドメインとそれに結合する分子群が働くことを示した。本年度までに、これまでの感覚上皮組織と培養細胞の解析から得られたパラメータをもとに研究協力者らとともに従来のモデルでは表現することが出来ない曲線などの多様な形態を含む上皮構造を再現するための新たな数理モデル「界面ネットワーク運動モデル」を研究協力者らとともに構築した。
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