3D morphogenesis of adult appendages from the folded epithelial sheets in Drosophila

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Discovery of the logic that establishes the 3D structure of organisms
• Project/Area Number: 15H05862
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University (2019); Kyoto University (2015-2018)
• Principal Investigator: Ohsawa Shizue 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (80515065)
• Project Period (FY): 2015-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: 上皮シートの折り畳み / 細胞外マトリックス / ショウジョウバエ成虫原基

Outline of Final Research Achievements

Adult external appendages of insects are generated from “folded” epithelial sheets called as imaginal discs. In this study, we found that down-regulation of type IV Collagen, a main component of the basal membrane on epithelial sheets, triggers deformation of the wing imaginal disc to the wing structure during development. Histochemical analyses revealed that downregulation of type IV Collagen alters the pattern of myosin II activation and Integrin after initiating the deformation of the wing disc. Our data suggest that remodeling of extracellular matrix could triggers autonomous deformation of the folded structure by regulating epithelial dynamics.

Free Research Field

細胞集団挙動による組織形成や恒常性維持機構の遺伝学的解析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究において、上皮の折り畳み構造が外部形態へと展開する上で、細胞マトリックスの制御が重要な役割を果たすことが分かってきた。興味深いことに、折り畳み構造から外部形態へと展開する過程において、細胞増殖はほとんど起こらない。すなわち、ショウジョウバエの外部形態は、折り畳んだ状態でおおよそ作られ、それが細胞外マトリックスのリモデリングによって展開することで完成すると考えられた。本研究成果は、形態形成の仕組みの解明に貢献するとともに、将来的には折り畳みを介した形作りを応用する工業分野にも寄与することが期待される。