Ca2+による細胞骨格制御を基盤とする多細胞連携メカニズムの解明

細胞は、運動・形態・増殖などの動態を自律的に制御するメカニズムを持つ。一方で、組織形成の実現には、細胞同士が協調することが重要であるが、個々の細胞が周囲と連携しながら秩序を形成するメカニズムには未だ不明な点が多い。細胞の動態制御には、時空間的に緻密な細胞骨格の再構築が伴う。本研究では、培養細胞を用いた詳細な分子経路の解析、およびショウジョウバエの組織形成過程のイメージング解析を主軸として、個々の細胞内の骨格再構築を協調的に制御するメカニズムにおいてカルシウムイオンの役割に注目している。本年度は、哺乳類の培養上皮細胞において、細胞間接着でのアクチン骨格の構築に必要なRho GEFであるPLEKHG4Bが、細胞内へのカルシウムイオン流入に応答して細胞間に集積してくることを見出した。加えてメカノイオンチャネルの活性を阻害するとPLEKHG4Bの局在が消失することも分かった。詳細な分子メカニズムを生化学的に解析し、アネキシンA2との結合が必要であることを明らかにし、その結合ドメインを同定した。以上の結果から、メカノイオンチャネルを介した細胞内へのカルシウムイオンの流入によりPLEKHG4BがアネキシンA2と共に細胞間に集積することで、細胞間接着のアクチンが増強されるメカニズムを見出した。更に、並行して、ショウジョウバエの雄性外生殖器の形態形成に注目した解析も実施した。雄性外生殖器の形成過程には上皮細胞集団の移動が伴うが、いくつかのカルシウムイオンシグナル関連分子の発現抑制によってこの移動が損なわれることを見出した。今後はin vivo解析に重きを置き、多細胞集団の連携メカニズムの普遍原理の理解を目指した研究を進めていく。

細胞は、運動・形態・増殖などの動態を自律的に制御するメカニズムを持つ。一方で、組織形成の実現には、細胞同士が協調することが重要であるが、個々の細胞が周囲と連携しながら秩序を形成するメカニズムには未だ不明な点が多い。細胞の動態制御には、時空間的に緻密な細胞骨格の再構築が伴う。本研究では、培養細胞を用いた詳細な分子経路の解析、およびショウジョウバエの組織形成過程のイメージング解析を主軸として、個々の細胞内の骨格再構築を協調的に制御するメカニズムにおいてカルシウムイオンの役割に注目している。本年度は、哺乳類の培養上皮細胞において、細胞間接着でのアクチン骨格の構築に必要なRho GEFであるPLEKHG4Bが、細胞内へのカルシウムイオン流入に応答して細胞間に集積してくることを見出した。加えてメカノイオンチャネルの活性を阻害するとPLEKHG4Bの局在が消失することも分かった。詳細な分子メカニズムを生化学的に解析し、アネキシンA2との結合が必要であることを明らかにし、その結合ドメインを同定した。以上の結果から、メカノイオンチャネルを介した細胞内へのカルシウムイオンの流入によりPLEKHG4BがアネキシンA2と共に細胞間に集積することで、細胞間接着のアクチンが増強されるメカニズムを見出した。更に、並行して、ショウジョウバエの雄性外生殖器の形態形成に注目した解析も実施した。雄性外生殖器の形成過程には上皮細胞集団の移動が伴うが、いくつかのカルシウムイオンシグナル関連分子の発現抑制によってこの移動が損なわれることを見出した。今後はin vivo解析に重きを置き、多細胞集団の連携メカニズムの普遍原理の理解を目指した研究を進めていく。