キラルなアクチン動態が細胞キラリティを誘導する機構の解明

阐明手性肌动蛋白动力学诱导细胞手性的机制

基本信息

批准号：
21K06188
负责人：
稲木美紀子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

生物は、体の外形や内部構造に左右非対称な形態や機能を持ち、その形成は、遺伝的に厳密に制御されている。近年、細胞の形態や動きにも左右性が見られることが明らかになりつつあり、それは細胞のキラリティと呼ばれる。ショウジョウバエでは、細胞キラリティが、組織のキラリティである左右非対称性形成に働くことが示されている。また、培養細胞やin vitroの系ではアクチン繊維の動態にキラリティがあることが示されている。しかしながら、これらアクチンのキラルな動態が、どのように細胞のキラリティを誘導できるかは明らかにされていない。本研究課題では、細胞キラリティによる左右性形成機構の重要な課題である分子のキラルな動態による細胞キラリティの誘導機構を解明することを目的とした。これまてショウジョウバエ胚の後腸をモデル系として、アクチン細胞骨格系の動態の観察を試みてきたが、腸管が胚の深部にあることと腸管自体がねじれていくことのため、観察が難しかった。このため、de novoでキラリティを誘導できる幼虫の表皮を用いたイメージングを行った。表皮細胞にMyosin1Dを強制発現させると細胞キラリティが誘導されることが示されている。GAL4-UASシステムを用いて表皮全体でMyosin1D-RFPあるいはMyosin1C-RFPとアクチン繊維を標識するマーカーであるLifeact-GFPを強制発現し、幼虫を麻酔した状態で表皮の観察を行った。Myosin1Dの細胞キラリティの誘導能とアクチンの渦巻きの誘導能は、アクチンと相互作用するモータードメインにあることがわかっている。そこで、Myosin1Dのモータードメインの一部を左向き活性のないMyosin1Cとスワップすることにより、キラリティ誘導を担うドメインの探索を行った。

生物体的外部和内部结构具有不对称的形式和功能，其形成受到严格的遗传控制。近年来，人们已经清楚细胞的形态和运动中可以看到侧向性，这被称为细胞手性。在果蝇中，细胞手性已被证明在形成左右不对称性（即组织手性）中发挥作用。此外，研究表明，培养细胞和体外系统中肌动蛋白纤维的动力学存在手性。然而，尚不清楚肌动蛋白的这些手性动力学如何诱导细胞手性。本研究项目的目的是阐明分子手性动力学诱导细胞手性的机制，这是细胞手性形成侧向性机制中的一个重要问题。之前已经尝试使用果蝇胚胎后肠作为模型系统来观察肌动蛋白细胞骨架系统的动力学，但这很困难，因为肠道位于胚胎深处并且肠道本身是扭曲的。因此，我们使用幼虫表皮进行成像，可以从头诱导手性。研究表明，表皮细胞中 Myosin1D 的强制表达可诱导细胞手性。使用GAL4-UAS系统，我们在整个表皮强制表达Myosin1D-RFP或Myosin1C-RFP和Lifeact-GFP（一种标记肌动蛋白纤维的标记物），并在麻醉幼虫的情况下观察表皮。已知 Myosin1D 诱导细胞手性和肌动蛋白卷曲的能力存在于与肌动蛋白相互作用的运动域中。因此，我们通过将Myosin1D的部分运动结构域与不具有左向活性的Myosin1C交换来寻找负责手性诱导的结构域。