アフリカツメガエル初期胚の背腹軸決定におけるPIシグナル情報伝達系の役割

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背腹軸決定過程を含む初期胚発生における細胞内情報伝達機構およびセカンドメッセージャーの正体については、不明の点が多い。今年度は、受精現象のみならずアフリカツメガエル初期胚の形態形成並びに細胞周期の進行過程におけるIP3/Ca^<2+>シグナル伝達系の役割を明らかにする為に、アフリカツメガエル初期胚におけるIP3受容体の発現パターンを解析し、正常発生過程におけるIP3L定量を行い、さらに卵割期におけるカルシウム動態を調べた。(1)初期胚におけるIP3受容体の発現パターン:IP3受容体蛋白質は母性因子として卵に発現し、受精後の初期卵割期においてその発現量が次第に減少するが、原腸胚以降には再び発現量が増加する。特異的抗体を用いた免疫組織化学的解析により、IP3受容体は細胞内では核周辺の膜状構造に特に豊富に存在した。この構造は細胞周期の間では特に変化はなく核分裂と挙動を共にした。初期卵割期においては動物極側割球に局在し、原腸胚においては予定神経外胚葉に局在し、そして神経胚においては表皮、神経管、脊策および体節に局在した。(2)アフリカツメガエル初期発生過程におけるIP3の定量:lP量は、初期卵割期においては静止状態の値を保つが、中期胞胚期以降において、胚当たりのIP3の含量が急激に増加した。そこで原腸胚及び初期神経胚におけるIP3の定量を部域別に行ったところ、予定神経外胚葉域において特に高いことが明らかとなった。(3)アフリカツメガエル卵割期のCa^<2+>動態:卵割期におけるCa^<2+>動態を、Ca^<2+>蛍光指示薬であるカルシウムグリーン-1を用いて調べた。その結果、細胞分裂の際、卵割溝が形成された後で、局所的に卵割溝付近でCa^<2+>濃度が上昇しCa^<2+>波として卵割溝に沿って伝播することが見い出された。細胞周期に連動した遊離Ca^<2+>の周期的変動の、卵割溝での上昇とは別に、確認された。ここで見い出された2種類の細胞内Ca^<2+>濃度の変化、すなわち、卵割溝におけるCa^<2+>波と細胞全体での周期的変動はどちらも細胞外カルシウム非依存性であった。またIP3受容体阻害剤であるヘパリンにより双方とも抑制された。