トポロジー変換が導く頂底極性決定と細胞分化メカニズムの解明

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器官形成の過程では、細胞は増殖し多層化しながら分泌や吸収といった目的の機能を果たす器官を形成する。歯において、歯原性上皮幹細胞はエナメルを形成するエナメル芽細胞へと分化するが、その過程で球状の細胞形態が円柱状になり、核はマトリックスを分泌する方向とは反対側の基底側に局在するようになる。このような頂端側と基底側が生じる細胞の形態変化は極性化と呼ばれ、極性化には細胞接着が関与するとされるが、細胞内の詳細なメカニズムは不明である。申請者は、こうしたダイナミックな細胞形態の変化を生じる歯原性上皮細胞を、極性化と多層化のメカニズムの解析モデルとして設定し、さらに細胞の極性形成および多層化に重要と思われる候補遺伝子の同定に成功した。同定した候補遺伝子がコードするタンパク質は、細胞膜だけでなく核内にも局在することが判明しており、さらにβ-cateninと同様にarmadillo repeat domain (ARM domain)を有している。β-cateninはARM domainを介して転写因子TCF/LEFに結合することから、同タンパク質が核内において転写共益因子として働く可能性を着想し解析を行なった。同タンパク質は歯の発生初期に核内に局在することがわかっているため、胎生14日齢マウス臼歯歯胚を用いてタンパク質を回収し細胞分画法にてクロマチン分画のみを抽出した。さらに抗モノクローナル抗体を用いて免疫沈降および銀染色を行い、液体クロマトグラフィー質量分析を行なった。これにより、クロマチン分画において結合する転写因子を同定することに成功した。同定した転写因子は、多層化に極めて重要とされる遺伝子であり、候補タンパク質が多層化に関与している可能性が高まった。来年度はChIP-seqを行い、標的遺伝子のプロモーター領域を網羅的に解析し、標的遺伝子を同定する予定である。