異なる細胞外環境下でのＲｈｏファミリー活性可視化から迫る生体内細胞集団移動の機構

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ショウジョウバエを用いた生体内FRETイメージングによる定量的な比較解析を行うことで、個々の細胞が互いに密着した細胞集団を形成して移動するcollective migrationの異なる運動様式の解明を目的として研究を進めてきた。申請者は、細胞周期と細胞運動の違いが観察される、ショウジョウバエの幼虫表皮（LEC）から成虫表皮（ヒストブラスト）への再編成過程に着目して解析を行った。ヒストブラストは、同調した細胞分裂が盛んに観察される蛹期の1－8 h（増殖期）とがん細胞様の浸潤運動が観察される蛹期15 h以降（進展期）に分けられる。このステージ間の狭間で低分子量Gタンパク質Rac1の活性が大きく変動することを、生体内FRETイメージングによって初めて明らかにした。最終年度にあたる本年度は、上記の現象を引き起こす機構を調べた。まずRac1の恒常的活性化型変異体をヒストブラストに過剰発現すると、成虫の表皮形成に異常が出たため、蛹期15 h前後に一過的にRac1活性を低下させることが、ヒストブラストの各ステージ間で、細胞増殖速度、細胞運動能の違いを生み出すために重要なのではないかと推測した。そこでRac1活性を調節するRac1不活性化因子（GAP）のRNAiスクリーニングと遺伝子発現量測定等の実験を行い、特異的なGAP遺伝子を見出した。ヒストブラスト細胞単独からの発現遺伝子の解析は、技術的な問題から出来なかったが、蛹全体からの解析によりGAPが蛹期12 h頃に上昇することを示した。また、ヒストブラストのGAP RNAiで時期特異的に遺伝子発現を発現低下させると、Rac1活性が上昇することが生体内FRETイメージングで示された。従って、時期特異的なGAPの発現が、Rac1活性の低下を引き起こし、細胞増殖・形態の転換を制御するというモデルを構築することが出来た。