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2022 年度 実績報告書

Wntリガンドの動態計測に基づく組織発生機構の解析

研究課題

研究課題/領域番号 21H02498
研究機関大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究

研究代表者

高田 慎治  大学共同利用機関法人自然科学研究機構(新分野創成センター、アストロバイオロジーセンター、生命創成探究, 生命創成探究センター, 教授 (60206753)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード遺伝子 / 細胞 / 発生・分化 / シグナル伝達
研究実績の概要

本研究では、分泌シグナルの拡散状態の違いに注目し、それを生み出す分子機構とその生物的意義を検討することを研究の中心に据え、以下の3つの問いを設定している。(1) 複数の複合体構造や異なる拡散性を取りうるという特徴は、Wntの種類や発現細胞の違いに関わらず共通にみられることか、それとも多様性があるのか。(2)拡散性が異なる状態への移行はどのように制御されるのか。(3)低拡散状態と高拡散状態の各々が持つ生物学的意義とは何か。
これらの問いに対して、今年度に得られた主たる成果は以下のとおりである。
(1) 内在のWntが実際に複合体を形成するのかを検討するために、Wnt3aが発現することが知られている胎生7日相当のエピブラストを誘導する培養系の確立を試みた。しかしながら、誘導効率が十分ではなく、目的とする細胞を効率よく誘導するための条件検討を引き続き行う予定である。 (2) ゲノム編集により樹立した内在のWntに蛍光蛋白を付加さたノックインフィッシュを用いて、内在性Wntの観察・測定を引き続き行った。その結果、蛍光付きタンパク質は比較的高い拡散能を有していることが蛍光相関分光解析より明らかになったが、その一方で実際にWntが付加した蛍光タンパク質の拡散が本当に高いのかどうかについてはより慎重な解析が必要であるとの結論に達した。(3) 前年度までの解析により、WntおよびsFRPの種類により相互の結合性が異なることが示されたことから、その特異性の意義を培養細胞系とアフリカツメガエルの初期胚を用いて解析した。その結果、WntとsFRPが複合体形成することと、細胞膜表面への親和性の間には相関関係があり、sFRPと複合体を形成することによってWntは細胞膜上の特定タンパク質(HSPG)と結合するものと考えられた。さらに、HSPGと Wnt3aとの結合性を免疫沈降法により確認した。

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

エピブラスト細胞の誘導系の確立などが予定通りに進まず手間取ってはいるものの、WntとsFRP分子間で見出された結合の特異性が、実際に細胞膜分子への親和性と高く相関することから、WntとsFRPが複合体を形成する生物学的意義を解明する糸口が見出されたのではないかと考えられる。この点では予想以上の期待が持たれることから、研究全体としては概ね順調に進んでいるものと判断できる。

今後の研究の推進方策

sFRPによるWntの拡散機構の制御を研究の軸にしつつ、アフリカツメガエルやゼブラフィッシュでのWntのイメージングと定量的解析、マウス変異体を用いた遺伝学的解析と組み合わせることにより、Wntの拡散機構とその意義についての理解を深めていきたい。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] エクスター大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      エクスター大学
  • [国際共同研究] バルセロナ大学(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      バルセロナ大学
  • [雑誌論文] Intercellular exchange of Wnt ligands reduces cell population heterogeneity during embryogenesis2023

    • 著者名/発表者名
      Hatakeyama Yudai、Saito Nen、Mii Yusuke、Takada Ritsuko、Shinozuka Takuma、Takemoto Tatsuya、Naoki Honda、Takada Shinji
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 1924

    • DOI

      10.1038/s41467-023-37350-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ripply suppresses Tbx6 to induce dynamic-to-static conversion in somite segmentation2023

    • 著者名/発表者名
      Yabe Taijiro、Uriu Koichiro、Takada Shinji
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 ページ: 2115

    • DOI

      10.1038/s41467-023-37745-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wnt 2022 EMBO | the Company of Biologists workshop and Yamada conference2023

    • 著者名/発表者名
      Kikuchi Akira、Takagi Junichi、Takada Shinji、Ishitani Tohru、Minami Yasuhiro
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 28 ページ: 249~257

    • DOI

      10.1111/gtc.13014

    • 査読あり
  • [学会発表] Role of paracrine Wnt signaling in body axis elongation of mouse embryos2022

    • 著者名/発表者名
      S. Takada
    • 学会等名
      The 68th NIBB Conference "Principles of cell communiction in the tissue "
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mutual regulations between Wnt11 and core PCP components establish planar cell polarity.2022

    • 著者名/発表者名
      Y Mii, M Suzuki, H Koyama, R Takada, M Matsuyama, T Fujimori, S Takada
    • 学会等名
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantitative analysis of diffusing population of endogenous Wnt8 protein in zebrafish2022

    • 著者名/発表者名
      Yabe T., Mii Y. and Takada S.
    • 学会等名
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Exosome-mediated secretion of Wnt3a is promoted by Wnt-binding protein sFRP22022

    • 著者名/発表者名
      TH Nguyen Tran, S. Takada, S. Uchiyama, R. Takada
    • 学会等名
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Different modification states of heparan sulfate proteoglycans are differently involved in spatial distribution of Wnt11 and in feedback regulation of planar cell polarity2022

    • 著者名/発表者名
      M. Suzuki, S. Takada, Y. Mii
    • 学会等名
      EMBO Workshop Wnt 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Wnt gradient formation by dynamic exchange of abundant heparan sulfate-bound and rare freely diffusing ligands2022

    • 著者名/発表者名
      Y Mii, K Nakazato, C-G Pack, T Ikeda, Y Sako, A Mochizuki, M Taira, S Takada
    • 学会等名
      EMBO Workshop Long-distance cell-cell signalling in development and disease
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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