脊椎動物の初期発生における機械的ストレス分布とその情報伝達的役割の解明

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昨年度までの研究により、ツメガエル後方神経板のPCP（Planar Cell Polarity：平面内細胞極性）形成においては神経外胚葉にかかるAnterior-Posterior（AP）方向の張力が重要であることが示され、またその際細胞は張力そのものの絶対的な大きさの変化ではなくそれに付随する細胞形状の変化を検知して極性制御を行っていることが示唆された。これを受けて本年度は、PCP制御に細胞形状変化が重要であることを更なる実験によって確かめた。また、張力とは別のPCP制御因子として知られるWntシグナルにも着目し、張力とWntシグナルとの関係性について調べた。PCP制御に細胞形状変化が重要であることを確かめるために、ツメガエル外胚葉片にかかる張力を緩和することで細胞形状変化を誘導し、PCPの観察を行った。その結果、外部化ら付加される張力が無い場合でもPCPの方向は細胞形状変化の方向に従って変化することが明らかとなった。これにより、PCPの方向制御には張力そのものではなく、張力による細胞形状変化が重要であることが確かめられた。PCPの方向制御には、細胞形状変化のほかにWntリガンド勾配が関与していることが知られており、ツメガエルの外胚葉組織では頭尾軸方向にWntリガンド勾配が形成されると考えられている。細胞形状変化とWntリガンド勾配との関連を調べるため、Wntシグナル阻害／異所的Wntリガンド発現と組織伸展とを組み合わせた実験を行った結果、これら二つのPCP制御因子は互いに相加的な関係にあり、二つの方向が同一方向（野生型胚ではどちらも頭尾軸方向）に揃うことにより明確なPCP形成が可能になることが示唆された。これらの研究成果は、長年研究されてきたPCPを制御する長距離伝達因子の正体とその作用機序を示唆する非常に重要なものである。