シグナルと力のゆらぎが上皮組織の可塑性を支配するしくみ

信号和力波动如何控制上皮组织的可塑性

基本信息

批准号：
19H00996
负责人：
林茂生
金额：
$ 28.87万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

発生中の上皮組織は細胞の形態、収縮、運動の状態が細胞自律的な要因でばらつくゆらぎ(ノイズ)の高い状態にある。形態形成が進行するためには細胞のゆらぎ状態が組織中で統御され、一貫した運動に収束させる必要がある。本研究ではショウジョウバエ胚上皮においてゆらぎを統御する二つのしくみ、分子シグナルと力学シグナル、について検討する。2022年度は管状上皮の気管におけるアクチンの小集合体(アクチンナノクラスター)が周長方向に等間隔に整列したケーブルに配列する仕組みをの分子機構を追求した。アクチンナノクラスターは100nm程度の楕円形の形状で管腔面に接するアピカル細胞膜上で高度に揺らいだ分布を示し、高速で集合離散していた。定量解析の結果、アクチンナノクラスターの極性は管組織の極性化状態を検知して異方的に配向すること、そしてその極性を決める分子（アクチン重合因子、クロスリンカー）を同定した。さらにアクチンナノクラスター同士の融合と安定性にも異方性が検出された。これらの結果はアクチンナノクラスターを最小単位とするアクチンケーブルの編成機構が、高次のアクチンネットワーク形成がボトムアップ的な、創発的な機構で構築されることを示している。これらの知見をもとにしてアクチン分子の動態を再現する分子ダイナミクスシミュレーションを構築した。パラメーターの検討を重ねて現実的なアクチン動態を再現するモデルの構築に成功した。このモデルを利用してアクチン重合因子、クロスリンカーなどの貢献を検討することで各分子の物理的な貢献をあきらかにすることができた。

发育中的上皮组织处于高波动（噪声）的状态，在这种状态下，细胞形态，收缩和运动状态由于细胞自主因素而变化。为了形态发生，必须控制细胞的波动状态，并融合到一致的运动中。这项研究检查了果蝇生发上皮波动的两种机制：分子信号和机械信号。在2022年，我们追求了一种机制的分子机制，在该机制中，小肌动蛋白组件（肌动蛋白纳米簇）在管状上皮的气管中被排列在外围的电缆上。肌动蛋白纳米簇的椭圆形形状约为100 nm，并且在与管腔表面接触的顶端细胞膜上表现出高度可变的分布，并以高速收集和离散。定量分析表明，肌动蛋白纳米簇的极性通过检测管组织的极化状态而定向，并且确定了确定极性（肌动蛋白聚合因子，交叉链接链）的分子。此外，在肌动蛋白纳米簇的融合和稳定性中也检测到各向异性。这些结果表明，肌动蛋白电缆的组织机制用肌动蛋白纳米簇作为最小的单位是由自下而上的，紧急的机制构建的，用于形成高阶肌动蛋白网络。基于这些发现，我们构建了一个分子动力学模拟，该动力学模拟了肌动蛋白分子的动力学。反复检查参数后，我们成功构建了一个复制逼真的肌动蛋白动力学的模型。使用此模型，我们能够通过检查肌动蛋白聚合因子，交联等。

项目成果

期刊论文数量（41）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

polished ricemediates ecdysone‐dependent control ofDrosophilaembryonic organogenesis

精米介导果蝇胚胎器官发生的蜕皮激素依赖性控制

DOI：
10.1111/gtc.12841
发表时间：
2021
期刊：
Genes to Cells
影响因子：
2.1
作者：
Taira Yuki;Wada Housei;Hayashi Shigeo;Kageyama Yuji
通讯作者：
Kageyama Yuji

多様な微小構造を持つショウジョウバエの感覚受容器におけるOsirisファミリー遺伝子の発現

Osiris家族基因在果蝇不同微结构感觉受体中的表达

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Itakura Yuki;Sun Zhengkuan;Inagaki Sachi,Wada Housei,Hayashi Shigeo;Inagaki Sachi,Itabashi Takeshi,Onoue Kenta,Okayama Satoko,Yonemura Shigenobu,Iwane Atsuko,Hayashi Shigeo;Itakura Yuki,Sun Zhengkuan,Inagaki Sachi,Wada Housei,Hayashi Shigeo;孫正寛
通讯作者：
孫正寛

Shaping ECM nanostructures of the olfactory organ by dynamic plasma membrane invaginations and ECM nanostructures essential for olfaction in Drosophila

通过动态质膜内陷塑造嗅觉器官的 ECM 纳米结构和果蝇嗅觉必需的 ECM 纳米结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yosuke Ogura;Mustafa M. Sami;Housei Wada ;Shigeo Hayashi;林茂生
通讯作者：
林茂生

Epidermal growth factor receptor signaling protects epithelia from developmental instability during Drosophila embryogenesis

表皮生长因子受体信号传导保护上皮细胞在果蝇胚胎发生过程中免受发育不稳定的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yosuke Ogura;Mustafa M. Sami;Housei Wada ;Shigeo Hayashi;林茂生;Shigeo Hayashi;板倉由希;Shigeo Hayashi;Yuki Itakura;稲垣幸;吉田健太郎
通讯作者：
吉田健太郎

Nanopore Formation in the Cuticle of an Insect Olfactory Sensillum

DOI：
10.1016/j.cub.2019.03.043
发表时间：
2019-05-06
期刊：
CURRENT BIOLOGY
影响因子：
9.2
作者：
Ando, Toshiya;Sekine, Sayaka;Hayashi, Shigeo
通讯作者：
Hayashi, Shigeo

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林茂生其他文献

ショウジョウバエ外骨格のナノ構造形成に関わるOsiris 遺伝子群の発現と機能

果蝇外骨骼纳米结构形成中涉及的 Osiris 基因的表达和功能

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Agou Tomohiro;Yoshinari Kazuto;Shirai Tomohiro;Yamada Shigeyuki;Konno Tsutomu;Mizuhata Yoshiyuki;Tokitoh Norihiro;Yasuda Sana;Yamazaki Takashi;Fukumoto Hiroki;Kubota Toshio;林茂生
通讯作者：
林茂生