Focal Adherence Junctionsに着目した形態制御機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K16145
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 山田 壮平 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 特任助教 (40815528)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ゼブラフィッシュ / 力学測定 / メカノバイオロジー / ライブイメージング / 上皮細胞

研究実績の概要

胚発生過程において上皮組織は、細胞間接着を介し、隣接する細胞と押し合いへし合いを繰り返しながら、形態を変化させていく。この形態変化を駆動する押し合いへし合いの力の制御機構については明らかになっていないことが多い。研究代表者は先行研究において、ゼブラフィッシュ胚発生過程で観察されるEpiboly運動過程で、上皮細胞間でFocal Adherence Junctions(FAJs)と呼ばれる細胞間接着構造を形成しながら、細胞間で押し合いへし合いを繰り返していることを発見した。
しかも最近，研究代表者らは，ゼブラフィッシュ上皮組織に生じた死細胞が排除される際、周囲の細胞から、死細胞へFocal adherens juctionを形成することを見出した．このFocal adherens juctionには，メカノチャネルTRPC1, Rac1GTPase，Arp2/3, cdh1, IP3受容体が関与することも突き止めた．以上の成果は，細胞競合を駆動する分子メカニズムを明らかにしただけでなく，シグナルが物理的な力へ変換される情報物理学的なメカニズムを明らかにしたことを意味しており，この研究領域の理解に貢献したと考えている．
これまでに研究代表者らは，非熱的に加工ができるフェムト秒レーザーの誘起衝撃力を利用して，ゼブラフィッシュ胚上皮細胞間で作用する機械的な力の大きさを定量評価し，約1kPaの力が発生していることを発見した．さらにFocal adherens juction形成を制御するTRPC1, Arp2/3,IP3受容体が死細胞を排除する際の力生成に関与することを見出した。これらの結果は、Focal adherens juctionを介した押し合いへし合いが細胞間に働く機械的な力の制御に関与することを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Pulsed laser activated impulse response encoder (PLAIRE): sensitive evaluation of surface cellular stiffness on zebrafish embryos (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasukuni Ryohei, Minamino Daiki, Iino Takanori, Araki Takashi, Takao Kohei, Yamada Sohei, Bessho Yasumasa, Matsui Takaaki, Hosokawa Yoichiroh
  • 雑誌名: Biomedical Optics Express 巻: 12 ページ: 1366～1366
  • DOI: 10.1364/BOE.414338
  • 査読あり
• [雑誌論文] Filopodium-derived vesicles produced by MIM enhance the migration of recipient cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T, Oyama T, Hu HT, Fujioka T, Hanawa-Suetsugu K, Ikeda K, Yamada S, Kawana H, Saigusa D, Ikeda H, Kurata R, Oono-Yakura K, Kitamata M, Kida K, Hikita T, Mizutani K, Yasuhara K, Mimori-Kiyosue Y, Oneyama C, Kurimoto K, Hosokawa Y, Aoki J, Takai Y, Arita M, Suetsugu S.
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 56 ページ: 842～859.e8
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2021.02.029
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relationship between surrounding tissue morphology and directional collective migration of the posterior lateral line primordium in zebrafish (2020)
  • 著者名/発表者名: Karaiwa Akari、Yamada Sohei、Yamamoto Hodaka、Wakasa Mizuho、Ishijima Hannosuke、Akiyama Ryutaro、Hosokawa Yoichiroh、Bessho Yasumasa、Matsui Takaaki
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 25 ページ: 582～592
  • DOI: 10.1111/gtc.12793
  • 査読あり
• [学会発表] Adhesion Strength of Axonal Growth Cone and Its Contribution in Axon Outgrowth Evaluated by Femtosecond Laser (2020)
  • 著者名/発表者名: Sohei Yamada, Kentaro Baba, Naoyuki Inagaki, Yoichiroh Hosokawa
  • 学会等名: 2020 ASCB|EMBO Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Directional neurite outgrowth in microfluidic device enabled by precise penetration of 4 um thin-glass sheet (2020)
  • 著者名/発表者名: Dian Anggraini, Kazunori Okano, Yo Tanaka, Sohei Yamada, Yaxiaer Yalikun, Yoichiroh Hosokawa
  • 学会等名: 化学とマイクロ・ナノシステム学会第42回研究会(Cheminas42)
• [学会発表] フェムト秒レーザー誘起衝撃力とマイクロパターンを用いた細胞接着強度の評価手法 (2020)
  • 著者名/発表者名: 間瀬亮太, 伊藤賢四郎, 山田壮平, 岡野和宣, 安國良平, 細川陽一郎
  • 学会等名: 第81回応用物理学会 秋季学術講演会
• [学会発表] フェムト秒レーザー誘起衝撃力に誘導される細胞内Ca2+濃度上昇の経路探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 杉田 龍紀, 山田 壮平, 岡野和宣, 安國 良平, 細川 陽一郎
  • 学会等名: 第81回応用物理学会 秋季学術講演会
• [学会発表] In Situ Neurite Guidance Activated by Femtosecond Laser Processing in Microfluidic Device (2020)
  • 著者名/発表者名: Dian Anggraini, Kazunori Okano, Yo Tanaka, Sohei Yamada, Yaxiaer Yalikun, Yoichiroh Hosokawa
  • 学会等名: 第81回応用物理学会 秋季学術講演会
• [学会発表] Mechanical property of zebrafish embryonic epithelium (2020)
  • 著者名/発表者名: Sohei Yamada, Yasumasa Bessho, Yoichiroh Hosokawa, Takaaki Matsui
  • 学会等名: 53rd Annual Meeting of the Japanese Society of Developmental Biologists