平面内細胞極性の形成:7回膜貫通型カドヘリンが制御するシグナル伝達機構の解析

细胞平面极性的形成：七种跨膜钙粘蛋白调控的信号转导机制分析

• 批准号: 02J02022
• 负责人: 島田 裕子
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J02022/
• 关键词: 平面内細胞極性; ショウジョウバエ; 極性輸送; 上皮細胞; 透過型電子顕微鏡; 7回膜貫通型カドヘリン; Frizzled; Flamingo; 透過電顕; 免疫電顕; 微小管; 経時観察

多くの上皮細胞は、頂部基部軸に沿った極性の他に、それとは直交する平面内に第2の極性・平面内細胞極性(planar cell polarity, PCP)を発達させる。ショウジョウバエの翅表皮においては、個々の細胞の遠位端にアクチン線維が集合し、一本の翅毛を形成する。翅毛は常に遠位側に向かって伸長する。PCP制御分子群に属する7回膜貫通型レセプターFrizzled(Fz)およびFlamingo(Fmi)は、翅毛形成に先立って、細胞の遠近軸方向の境界に一過的に分布する。いくつかの実験結果から、これらの偏りがPCPに重要であることが示唆されていた。そこで、我々は、これらの極性制御分子群の偏りが生み出される機構を探るために、GFP融合タンパク質Fz::GFPを生細胞で可視化し、particle様シグナルの挙動を経時観察した。興味深いことに、Fz::GFP particleは、Fzが遠位側境界に偏り始める時期特異的に、遠位側境界に偏って移動することがわかった。次に、Fz::GFPの極性輸送を駆動する細胞内装置を探す目的で、透過型電子顕微鏡を用いた解析を行った。翅表面に水平な方向で超薄切片を作製したところ、接着構造(adherens junction, AJ)を含む平面に微小管構造が顕著に観察された。さらに、その微小管の配向が遠近軸方向に偏っていたことから、Fz::GFP particleが微小管に沿って遠位側境界に偏って運ばれるのではないかと予想された。この仮説を支持する結果として、免疫電顕においてFmiシグナルを含む脂質2重膜小胞が微小管に接している像が観察された。さらに、薬剤によって微小管を破壊したところ、FzやFmiの細胞内分布は顕著に乱され、翅毛の一部は細胞の中央で形成された。この表現型は、FzやFmi機能喪失細胞とほぼ同じであった。以上の結果から、遠近軸に沿った微小管ネットワークが、FzやFmiの細胞内分布を制御することでPCP形成に寄与することが強く示唆された。

More く の は, epithelial cells at the top of the base axis に along っ た の he に polarity, そ れ と は rectangular す る plane に の polarity, planar cell polarity within 2 (planar cell polarity, PCP) を 発 da さ せ る.​ The wing hair に often に on the distal side に elongates する towards って. Molecular group of PCP system initiates に genus す る type 7 transmembrane back レ セ プ タ ー Frizzled (Fz) お よ び Flamingo (Fmi) は, wing hair form に first set っ て, cell の near-far axis の state after に に distribution す る. い く つ か の be 験 results か ら, こ れ ら の partial り が PCP に important で あ る こ と が in stopping さ れ て い た. そ こ で, I 々 は, こ れ ら の system royal molecular polarity group の partial り が raw み out さ れ る institutions を agent る た め に, GFP fusion タ ン パ ク mass of Fz: : GFP を cell で visualization し, particle others シ グ ナ ル の 挙 dynamic を 経 観 when examine し た. Takes deep い こ と に, Fz: : GFP particle は, Fz が far lateral boundary に partial り beginning め specific に る period, far lateral boundary に partial っ て mobile す る こ と が わ か っ た. Time に, Fz: : GFP の polar transport を 駆 dynamic す る cell device を agent で す purpose, through type electronic 顕 micromirror を with い た parsing line を っ た. Wing surface に な direction で ultra-thin slicing を cropping し た と こ ろ, then structure (adherens junction, AJ) contains を む tiny tube structure plane に が 顕 the に 観 examine さ れ た. さ ら に, そ の の with tiny tube to が slant distance axis に っ て い た こ と か ら, Fz: : GFP particle が tiny tube に along っ て far side boundary に partial っ て luck ば れ る の で は な い か と to think さ れ た. こ の 仮 says を support す る results と し て, immune electric 顕 に お い て Fmi シ グ ナ ル を containing む 2 heavy small cell membrane lipid が tiny pipe に し て い る like が 観 examine さ れ た.​ The <s:1> <s:1> phenotype とほぼ, Fzや, Fmi dysfunctional cells とほぼ are the same as じであった. に の above results か ら, far or near axis along the っ た tiny tube ネ ッ ト ワ ー ク が, Fz や Fmi の intracellular distribution を suppression す る こ と で PCP form に send す る こ と が く and shown strong sucking さ れ た.

项目成果

島田裕子, 碓井理夫, 上村匡: "平面内細胞極性形成の不思議"実験医学 2003年 3月号. Vol.21No.4. 452-459 (2003)

Yuko Shimada、Rio Usui、Tadashi Uemura：“平面内细胞极性形成之谜”实验医学 2003 年 3 月第 21 期第 452-459 期（2003 年）。

Tadashi Uemura, Yuko Shimada: "Breaking Cellular Symmetry along Planar Axes in Drosophila and Vertebrates"Journal of Biochemistry(日本生化学会誌). 134. 625-630 (2003)

Tadashi Uemura、Yuko Shimada：“打破果蝇和脊椎动物中平面轴的细胞对称性”生物化学杂志 134. 625-630 (2003)。