細胞競合の細胞質流動性変化を介した起動原理の解明

阐明细胞质流动性变化介导的细胞竞争激活原理

• 批准号: 22K15104
• 负责人: 青木 佳南
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15104/
• 关键词: モルフォゲン; Wntシグナル; 細胞競合; 細胞間接着; 細胞間張力; アクチン細胞骨格; 細胞質流動性

生体組織において場に適合しない異常な細胞が突発的に出現すると、隣接する正常細胞がこれを感知し、異常細胞を組織から取り除く。この現象は細胞競合と呼ばれ、組織恒常性を支える新たな分子細胞システムとして近年注目されている。現在までに、細胞競合における異常細胞の排除メカニズムが徐々に明らかにされつつあるが、「隣接細胞が異常細胞をどのように感知するか」については研究が進んでいない。本研究では、細胞の硬さや流動性の変化といった細胞の物理的性質に着目して、隣接細胞が異常細胞を感知し細胞競合を起動する普遍的メカニズムを解析する。本年度はまず、細胞間張力を生み出し細胞間の力のバランスを変化させるアクトミオシン活性を確認した。その結果アクトミオシンの活性はWntシグナルと同様の勾配を示し、Wntシグナルと相関して変動することが明らかとなった。加えて、張力を異常に亢進させた細胞を胚に導入した結果、これらの異常細胞は、胚組織の張力が低い胚前方の領域に出現したものほど効率よく細胞競合による細胞死を起こした。また、この細胞競合は胚組織全体の張力を均一に低下させることで抑制された。さらに、Wntシグナル異常細胞出現時における隣接正常細胞の挙動を詳しく解析した結果、異常細胞の出現直後に隣接正常細胞において急速なカルシウムイオンの流入が起こることを見出した。このカルシウムイオン流入と異常細胞の排除は、細胞間張力により活性化するメカノセンスチャネルを阻害することにより抑制された。以上より、異常細胞出現時に細胞間の力作用が変動し、隣接細胞においてメカノセンスチャネルが活性化することでカルシウムイオンの流入が起こっており、これが異常細胞の感知と排除に寄与していることが示唆された。

Living body tissue に お い に て field for し な い appear unusually な cells が tu 発 に す る と, 隣 す る normal cells が こ れ を し perception, abnormal cells を tissue か ら り except く. こ の phenomenon は cell competition と shout ば れ, organization constancy with を え る new た な molecular and cellular シ ス テ ム と し て in recent years, attention さ れ て い る. Now ま で に, cell competition に お け る abnormal cells の exclude メ カ ニ ズ ム が xu 々 に Ming ら か に さ れ つ つ あ る が, "隣 が abnormal cells を ど の よ う に perception す る か" に つ い て が は research into ん で い な い. This study で は, cell の hard さ や の liquidity - the と い っ の physical properties に た cells with mesh し て, 隣 cells が concurrence of abnormal cells を perception し を starting す る common メ カ ニ ズ ム を parsing す る. This year は ま ず, intercellular tension を み し cell の force between の バ ラ ン ス を variations change さ せ る ア ク ト ミ オ シ ン active を confirm し た. そ の results ア ク ト ミ オ シ ン の active は Wnt シ グ ナ ル と with others の hook with を し, Wnt シ グ ナ ル と phase masato し て - move す る こ と が Ming ら か と な っ た. Add え て and abnormal tension を に hyperthyroidism さ せ た を embryo cells に import し た results, こ れ ら の は abnormal cells, embryonic organization の tension low が い embryo に の field appeared ahead し た も の ほ ど sharper rate よ く cell competition に よ る cell death を こ し た. The また and <s:1> <s:1> cells compete and cooperate, the overall <s:1> tension of the embryonic tissue を is uniform and に is low, させる された とで inhibits された. さ ら に, Wnt シ グ ナ ル abnormal cells appeared に お け る 隣 meet normal cells の 挙 dynamic を detailed し く parsing し の た results, abnormal cells appear straight after に 隣 meet normal cells に お い て rapid な カ ル シ ウ ム イ オ ン の inflows が up こ る こ と を shows し た. こ の カ ル シ ウ ム イ オ ン inflows と の exclude は abnormal cell, the tension between に よ り activeness す る メ カ ノ セ ン ス チ ャ ネ ル を resistance against す る こ と に よ り inhibit さ れ た. Above よ り, abnormal cells appeared に の force between が - move し, 隣 cells に お い て メ カ ノ セ ン ス チ ャ ネ ル が activeness す る こ と で カ ル シ ウ ム イ オ ン の inflows が up こ っ て お り, こ れ が abnormal cells の perception と excluding に send with し て い る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

細胞間張力の局所的変化に注目した細胞競合の起動原理の解析

聚焦细胞间张力局部变化分析细胞竞争激活原理

• 发表时间: 2022
• 作者: 青木 佳南;石谷 太
• 通讯作者: 石谷 太

Intercellular tension ensures robust morphogen gradient formation in zebrafish embryo

细胞间张力确保斑马鱼胚胎中稳健的形态发生素梯度形成

• 发表时间: 2022
• 作者: 青木 佳南;石谷 太
• 通讯作者: 石谷 太

De novo non-synonymous CTR9 variants are associated with motor delay and macrocephaly: human genetic and zebrafish experimental evidence

从头非同义 CTR9 变异与运动迟缓和大头畸形相关：人类遗传和斑马鱼实验证据

• DOI: 10.1093/hmg/ddac136
• 发表时间: 2022
• 期刊: Human Molecular Genetics
• 影响因子: 3.5
• 作者: Suzuki Hisato;Aoki Kana;Kurosawa Kenji;Imagawa Kazuo;Ohto Tatsuyuki;Yamada Mamiko;Takenouchi Toshiki;Kosaki Kenjiro;Ishitani Tohru
• 通讯作者: Ishitani Tohru

細胞間張力を介した細胞競合制御がモルフォゲン勾配の頑強性を支える

通过细胞间张力控制细胞竞争支持形态发生素梯度的稳健性

• 发表时间: 2022
• 作者: 青木 佳南;石谷 太
• 通讯作者: 石谷 太

Calcium sparks enhance the tissue fluidity within epithelial layers and promote apical extrusion of transformed cells

钙火花增强上皮层内的组织流动性并促进转化细胞的顶端挤出

• DOI: 10.1016/j.celrep.2022.111078
• 发表时间: 2022
• 期刊: Cell Reports
• 影响因子: 8.8
• 作者: Kuromiya K;Aoki K;Ishibashi K;Yotabun M;Sekai M;Tanimura N;Iijima S;Ishikawa S;Kamasaki T;Akieda Y;Ishitani T;Hayashi T;Toda S;Yokoyama K;Lee CG;Usami I;Inoue H;Takigawa I;Gauquelin E;Sugimura K;Hino N;Fujita Y
• 通讯作者: Fujita Y