細胞運動の左右非対称性に起因した左右非対称な多細胞構造の形成

由于细胞运动左右不对称而形成不对称多细胞结构

基本信息

批准号：
19K12770
负责人：
早川雅之
金额：
$ 2.75万
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 (C)
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

我々は、細胞性粘菌変異株が左右非対称な多細胞構造を形成することを発見している。一方で先行研究により、細胞性粘菌の運動に必須な仮足が一定方向の回転を伴いながら形成され、それにより運動に左右非対称性が見られることがわかっている。本研究の目的は、個々の細胞にみられる運動の左右非対称性と多細胞構造にみられる左右非対称性をつなぐ原理の解明である。今までの研究により、左右非対称な多細胞構造は、(1)寒天培地上で細胞をバクテリアと共培養した場合、(2)バクテリアが存在しない無栄養寒天上に細胞塊を置いた場合、の2通りの場合で実現することがわかっている。特に(2)の場合、多細胞構造は、細胞塊を中心として放射状に伸び、右回り方向に進む複数の湾曲した粗密波によって構成される。バクテリアが存在せず細胞のイメージングが容易であることから、最近ではこの実験系(2)を中心に扱っている。2021年度では、細胞塊を長方形型に配置した場合、細胞塊から分離した細胞は、徐々に拡散し、また同時に長方形の長辺に垂直となるように粗密波を形成することがわかった。そこで2022年度では、長方形の長辺に垂直な粗密波を形成する各細胞はどのように運動しているのか、という疑問に答えるために顕微鏡観察を行った。その結果、細胞塊近傍に細胞の高密度領域が存在し、この高密度領域から突出するかたちで密度波が形成されていることがわかった。また、興味深いことに、高密度領域に存在する細胞の運動は、細胞塊から離れる方向への運動（拡散）に加えて、右方向への運動を含んでいた。つまり、細胞塊から分離した各細胞は、初めに高密度領域内で右方向に偏った細胞集団運動を行い、高密度領域を出た後に密度波を形成していた。この高密度領域は何か？どのように形成されるのか？を明らかにすることで、細胞性粘菌変異株集団における左右非対称構造の形成原理の解明に迫れると考えている。

我们发现细胞粘液模具突变体形成不对称的多细胞结构。另一方面，先前的研究表明，对于细胞粘液霉菌的运动至关重要的伪模形是在一定方向上旋转的，从而导致运动中的不对称性。这项研究的目的是阐明将在单个细胞中看到的运动不对称的原理与多细胞结构中看到的不对称性。先前的研究表明，在两种不同的情况下可以实现不对称的多细胞结构：（1）当细胞与细菌在琼脂培养基上共培养时，以及（2）将细胞质量放在不存在细菌的无辜琼脂上时。特别是，在（2）的情况下，多细胞结构由多个弯曲的粗糙密度波组成，这些弯曲的粗糙密度波径向围绕细胞质量延伸并沿顺时针方向进行。最近，由于缺乏细菌和细胞成像的易感性，该实验系统（2）已重点关注。在2021年，当细胞质量以矩形形状排列时，细胞与细胞质量逐渐分散，同时形成垂直于矩形形状的长侧的粗大密集波。因此，在2022年，我们进行了微观观测，以回答每个细胞如何形成垂直于矩形移动的远侧的粗糙和密集波的问题。结果，发现细胞质量附近存在一个高密度的细胞区域，并且密度波是从该高密度区域突出的方式形成的。有趣的是，高密度区域中存在的细胞运动涉及远离细胞质量的运动（扩散）以及向右运动。换句话说，与细胞质量分离的每个细胞首先在高密度区域内进行了向右对称的细胞种群运动，并在退出高密度区域后，形成了密度波。这个高密度区域是什么？如何形成？通过澄清这一点，我们可以探讨细胞粘液霉菌突变体种群中不对称结构形成的原理。