アクチン微小集合体を起点とした組織スケールの均一性獲得原理の解明

从肌动蛋白微组装体出发阐明获得组织尺度均匀性的原理

• 批准号: 22K06214
• 负责人: 内田 清薫
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06214/
• 关键词: アクチン; 超解像イメージング; 組織形成; ショウジョウバエ; 粗視化分子動力学モデル

本研究はショウジョウバエ気管上皮細胞および雄外生殖器周辺上皮細胞をモデルシステムとし、下記５点について、明らかにすることを目的としていた。① 組織特異的なアクチン結合分子、② 生体内細胞に生じるアクチン微小集合体とそれを起点としたパターン形成のプロセス、③ 数理モデルによるアクチンパターンの形成原理、④ アクチン微小集合体を核とする近傍分子の制御機構、⑤ アクチンパターンを組織全体、又は一部で乱した際の組織形態・集団移動に与える影響。2022年度は、上記の目的のうち①、②、③、④をショウジョウバエ気管上皮細胞について明らかにした。その結果、気管上皮細胞の頂端膜の直下では、アクチンの微小集合体がZasp52およびα-Actininといったクロスリンカーにより自己組織化されており、さらにミオシンが微小集合体同士の融合を制御していることを明らかにした。また、フォルミンタンパク質であるDAAMが管状組織の軸情報を感知することで、微小集合体の動きに異方性を与え、融合を周方向へ偏らせていることが明らかとなった。これらの結果は研究分担者の構築した粗視化分子動力学モデルにおいても、同様の結果がシミュレーションされた。以上の結果および考察に議論を重ね、共同研究者とともに論文にまとめ、投稿した。また、雄外生殖器周辺上皮細胞においては、①、　②、④を進めている。特に、②について、リング状のアクチン微小集合体にはMyo1Dに加えて、膜脂質マーカーが局在することを明らかにし、アクチンーMyo1D-膜脂質の関係について解析を進めている。また、分子メカニズムの保存性を検証し、簡便な細胞移動実験を行うため、ほ乳類細胞の系も立ち上げて、実験を進めている。さらに、組織内における超細胞微細構造を明らかにするため、電子顕微鏡を用いた観察を行うための共同研究を開始した。

This study used Drosophila tracheal epithelial cells and male exogenous genital epithelial cells as model systems, and aimed to clarify the following five points: 1) tissue-specific actin-binding molecules, 2) the process of actin microassemblies that occur in cells in vivo and the pattern formation process based on them, 3) the principle of forming actin patterns using mathematical models, 4) the mechanism of controlling附近的肌动蛋白微成分作为其核的分子，以及5）当肌动蛋白模式在整个或部分组织中受到干扰时，组织形态和种群迁移的影响。在2022财年，我们阐明了上述目标的①，②，③和④的果蝇气管上皮细胞。结果，据揭示了肌动蛋白微型团是由诸如ZASP52和α-肌动蛋白等交联的肌动蛋白自组装的，在气管上皮细胞的顶膜下方，肌球蛋白调节微电体之间的融合。还揭示了formin蛋白DAAM感应肾小管组织的轴信息，从而给出了微型材料各向异性的运动，从而偏向于圆周方向的融合。这些结果在研究人员构建的粗粒分子动力学模型中类似模拟。在一系列讨论中讨论了上述结果和考虑因素，并与合作者一起编译并提交了该论文。另外，在雄性外源生殖器周围的上皮细胞中，步骤1、2和4正在进行。特别是，关于②，我们已经透露，除了MyO1D外，膜脂质标记物还位于环形肌动蛋白微型材料中，并且正在进行分析，并且正在进行有关肌动蛋白 - 膜 - 莫氏膜脂质之间关系的分析。此外，为了验证分子机制的可靠性并进行简单的细胞迁移实验，已经建立了哺乳动物细胞系统并进行了实验。此外，协作研究已开始使用电子显微镜进行观察，以阐明组织内的超细胞显微结构。