Ｗｎｔ蛋白質による神経管パターニングメカニズムの解明

Wnt蛋白阐明神经管模式形成机制

基本信息

批准号：
19J15424
负责人：
畠山宙大
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

分泌タンパク質Wntは脊椎動物の胚発生において様々な場所で発現し、細胞の増殖や分化を制御するとともに、成体における恒常性の維持にも重要であることが知られているが、オートクライン機能とパラクライン機能の使い分けと重要性についてはわかっていない。本研究では、Wnt3aのオートクライン機能とパラクライン機能が、神経中胚葉前駆細胞(神経と沿軸中胚葉の共通の前駆細胞)をどのように維持しているのかを調べた。神経中胚葉前駆細胞の維持にはWnt3aが必要であるが、このWnt3aは神経中胚葉前駆細胞自身が発現しているため、この細胞はWnt3aのリガンドを産生すると同時に受け取るはずである。そこで私は、Wntリガンドが神経中胚葉前駆細胞の維持においてオートクラインシグナルとして働き、そのパラクライン機能は必要ないのではないかと考えた。この疑問を解決するために、内因性のWnt3aをオートクライン型に置換したノックインマウスを作製した。ノックインした胚は、後脚までは正常であったが、後脚より後方は神経管が閉じず、尾も細く短くなった。細い尾の伸長は、胎生12.5日目まで維持され、神経中胚葉前駆細胞は尾の先端にわずかに維持されていた。このことから、Wnt3aのオートクライン機能によって、神経中胚葉前駆細胞の集団の一部が維持されていると考えられる。Wntシグナルを受け取った細胞を野生型胚で可視化すると、Wntシグナルがエピブラストで活性化されているが、その活性化レベルは細胞間でばらばらである。ノックイン胚では、体節期以降に急激にばらつきが増加し、エピブラストの大部分でWnt活性が低下した。これらの結果は、パラクライン機能がエピブラスト細胞間のWntシグナルレベルのばらつきを抑え、このパラクライン機能がエピブラストにおけるWnt活性細胞や神経中胚葉前駆細胞の集団サイズの維持に必要であることを示唆している。

分泌的蛋白质Wnt在脊椎动物的胚胎发育过程中在各个位置表达，并且已知在控制细胞的增殖和分化以及保持成人的稳态方面很重要，但是使用自分泌和旁分泌功能的使用尚不清楚。在这项研究中，我们研究了WNT3A的自分泌和旁分泌功能如何维持神经抑制术细胞（神经和肾上腺痛中胚层的常见祖细胞）。 WNT3A需要维持神经抑制术细胞，但是由于该WNT3A由神经溶性祖细胞本身表达，因此该细胞应同时产生并接收Wnt3a的配体。因此，我认为Wnt配体在维持神经抑制祖细胞的维持中充当自分泌信号，并且可能无需旁分泌功能。为了回答这个问题，准备了敲入小鼠，其中内源性WNT3A被自动线类型代替。敲入的胚胎是正常的，直到后腿，但是神经管在后腿后面并没有闭合，尾巴变薄且较短。保持薄的尾部伸长一直保持到胚胎寿命的第12.5天，神经溶性祖细胞细胞略微保持在尾尖。这表明，一部分神经溶性祖细胞群通过WNT3A的自动线功能维持。当接收Wnt信号的细胞在野生型胚胎中可视化时，Wnt信号会被层细胞激活，但是细胞之间的激活水平是不同的。在敲入胚胎中，在包胶阶段后的变异急剧增加，大多数层细胞中的Wnt活性下降。这些结果表明，旁分泌功能抑制了层细胞细胞之间的Wnt信号水平的变化，并且需要这种旁分泌功能来维持e层中Wnt活性细胞和神经抑制术中的人群大小。