Can Membrane Potential Function as a Morphogen in Fish Fin Morphogenesis?

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06655
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Aramaki Toshihiro 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 特任研究員(常勤) (30525340)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 細胞膜電位 / サイズスケーリング / 光遺伝学

Outline of Final Research Achievements

In this study, we introduced an optogenetics tool, channelrhodopsin which used in neuroscience research field, into zebrafish epidermal cells. Artificial membrane potential manipulation successfully altered the fin morphology, demonstrating that zebrafish fin elongation (growth) is regulated by the membrane potential of epidermal cells. Additionally, we developed a live imaging system for adult zebrafish to observe the endogenous membrane potential dynamics of epidermal cells. Calcium imaging with GCaMP reporter revealed the existence of rapid signal transmission mechanisms between epidermal cells.

Free Research Field

発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで変異体の解析などから細胞膜電位が形態の制御にも関与していることが示唆されていたが、本研究でそれを実験的に証明し、表皮細胞の膜電位の増減によってヒレの伸長が制御されていることを示した。本研究で確立したチャネルロドプシンを用いた実験系は他種の細胞でも容易に利用可能であり、今度は同様の実験系を用いて神経・筋以外の細胞における膜電位の機能解析が大いに進むと期待される。