マウス胚ノード基底小体の周縁方向極性の解析

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26650112
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 野中 茂紀 基礎生物学研究所, 時空間制御研究室, 准教授 (90435529)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 細胞生物学 / 発生学 / 左右性 / 繊毛

研究実績の概要

マウス胚の左右性決定においては、ノードと呼ばれる部位にある繊毛の運動が作り出す左向きの水流が決定的に重要である。水流の形成は、１ 繊毛が胚の腹側にある、２ 時計回りに回転する、３ その回転軸が組織表面に垂直ではなく後方に傾いている、この３点が重要であると申請者は提唱している。このメカニズムはそれ以前の左右非対称を必要としない。ところが繊毛運動のパターン自体に非対称性がみられるという報告もある。ノード繊毛自身は左右非対称を持つのか持たないのかという問題は左右非対称の起源を考える上で重要である。
ところで繊毛には、傾きという方向性とは別に、周縁方向の方向性がありうる。典型的な鞭打ち運動を行う繊毛では、この方向性は中心微小管対と基底小体に付属するbasal footの向きに一致する。ノードの繊毛は中心微小管対を持たずbasal footを２つ持つ。
申請者はノード繊毛の周縁方向の方向性のマーカーとしてbasal footの向きに着目した。これを調べるため、組織全体の電顕像を得られるシリアルブロックセクショニングSEM（以下SBF-SEM）に着目し、生理学研究所のトレーニングコースに参加するなど、SBF-SEMの実際について学んだ。しかし現在使われている標準的なSBF-SEMの試料作成プロトコルは細胞形態を抽出するために細胞膜を濃く染色するものであり、基底小体は強く染まらない、本研究が目的としているbasal footの可視化にはあまり向かないことがわかった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

今年度はbasal footを可視化するための基本的なデータ取得条件を確立する予定だったがまだその段階に至っていない。可視化方法の再検討が必要である。

今後の研究の推進方策

SBF-SEMの染色方法を工夫してbasal footが見える条件を探るのと同時に、basal footが染まることが判っている通常のネガティブ染色試料を使ってSBF-SEMと同様に自動処理による3次元画像を取得できる自動切片回収機（ATUM）の利用を検討する。あるいは電顕ではなく光学顕微鏡の超解像技術によってbasal footを可視化できないか検討する。

研究成果

• [雑誌論文] High-speed microscopy with an electrically tunable lens to image the dynamics of in vivo molecular complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakai Y, Ozeki M, Hiraiwa T, Tanimoto R, Funahashi A, Hiroi N, Taniguchi A, Nonaka S, Boilot V, Shrestha R,Clark J, Tamura N, Draviam VM, Oku H
  • 雑誌名: Review of Scientific Instruments 巻: 86 ページ: 013707
  • DOI: doi: 10.1063/1.4905330
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ultrasensitive imaging of Ca2+ dynamics in pancreatic acinar cells of yellow cameleon-nano transgenic mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Oshima Y, Imamura T, Shintani A, Kajiura-Kobayashi H, Hibi T, Nagai T, Nonaka S, Nemoto T
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 15 ページ: 19971-19986
  • DOI: doi:10.3390/ijms151119971
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wide field intravital imaging by two-photon-excitation digital-scanned light-sheet microscopy (2p-DSLM) with a high-pulse energy laser (2014)
  • 著者名/発表者名: Maruyama A, Oshima Y, Kajiura-Kobayashi H, Nonaka S, Imamura T, Naruse K
  • 雑誌名: Biomed Optics Express 巻: 5 ページ: 3311-3325
  • DOI: doi: 10.1364/BOE.5.003311
  • 査読あり
• [学会発表] 光シート顕微鏡による生体丸ごとイメージング (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中茂紀
  • 学会等名: 第52回生物物理学会年会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-27
  • 招待講演
• [学会発表] The initial left-right determination by nodal flow (2014)
  • 著者名/発表者名: Shigenori Nonaka
  • 学会等名: The 9th FENS Forum of Neuroscience
  • 発表場所: ミラノ（イタリア）
  • 年月日: 2014-07-05 – 2014-07-09
  • 招待講演
• [学会発表] 高パルスエネルギーレーザーにより実現した広視野な2光子光シート顕微鏡 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野中茂紀
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2014-05-11 – 2014-05-13
  • 招待講演
• [備考] 新しいレーザー光源を用いた生体深部を高速かつ広い視野で観察できる顕微鏡を開発
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/pressroom/news/2014/10/16.html