Ｗｎｔ蛋白質による神経管パターニングメカニズムの解明

Wnt蛋白阐明神经管模式形成机制

基本信息

批准号：
19J15424
负责人：
畠山宙大
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

分泌タンパク質Wntは脊椎動物の胚発生において様々な場所で発現し、細胞の増殖や分化を制御するとともに、成体における恒常性の維持にも重要であることが知られているが、オートクライン機能とパラクライン機能の使い分けと重要性についてはわかっていない。本研究では、Wnt3aのオートクライン機能とパラクライン機能が、神経中胚葉前駆細胞(神経と沿軸中胚葉の共通の前駆細胞)をどのように維持しているのかを調べた。神経中胚葉前駆細胞の維持にはWnt3aが必要であるが、このWnt3aは神経中胚葉前駆細胞自身が発現しているため、この細胞はWnt3aのリガンドを産生すると同時に受け取るはずである。そこで私は、Wntリガンドが神経中胚葉前駆細胞の維持においてオートクラインシグナルとして働き、そのパラクライン機能は必要ないのではないかと考えた。この疑問を解決するために、内因性のWnt3aをオートクライン型に置換したノックインマウスを作製した。ノックインした胚は、後脚までは正常であったが、後脚より後方は神経管が閉じず、尾も細く短くなった。細い尾の伸長は、胎生12.5日目まで維持され、神経中胚葉前駆細胞は尾の先端にわずかに維持されていた。このことから、Wnt3aのオートクライン機能によって、神経中胚葉前駆細胞の集団の一部が維持されていると考えられる。Wntシグナルを受け取った細胞を野生型胚で可視化すると、Wntシグナルがエピブラストで活性化されているが、その活性化レベルは細胞間でばらばらである。ノックイン胚では、体節期以降に急激にばらつきが増加し、エピブラストの大部分でWnt活性が低下した。これらの結果は、パラクライン機能がエピブラスト細胞間のWntシグナルレベルのばらつきを抑え、このパラクライン機能がエピブラストにおけるWnt活性細胞や神経中胚葉前駆細胞の集団サイズの維持に必要であることを示唆している。

分泌蛋白 Wnt 在脊椎动物胚胎发育过程中的多个位置表达，已知其控制细胞增殖和分化，以及维持成体的体内平衡。旁斜功能的正确使用和重要性尚不清楚。在这项研究中，我们研究了 Wnt3a 的自分泌和旁分泌功能如何维持神经中胚层祖细胞（神经和近轴中胚层的共同祖细胞）。 Wnt3a是维持神经中胚层祖细胞所必需的，并且由于Wnt3a由神经中胚层祖细胞本身表达，因此这些细胞应该同时产生和接受Wnt3a配体。因此，我认为Wnt配体可能在神经中胚层祖细胞的维持中充当自分泌信号，并且它们的旁分泌功能可能不是必需的。为了解决这个问题，我们培育了基因敲入小鼠，其中内源性 Wnt3a 被自分泌型替换。敲入胚胎具有正常的后腿，但后腿后面的神经管没有闭合，尾巴变得更细更短。细尾伸长一直维持到胚胎第12.5天，尾尖仅维持少量神经中胚层祖细胞。这表明部分神经中胚层祖细胞群是由Wnt3a的自分泌功能维持的。当在野生型胚胎中观察到接收 Wnt 信号的细胞时，Wnt 信号在外胚层中被激活，但激活水平因细胞而异。在敲入胚胎中，体节阶段后变异性迅速增加，并且大多数外胚层中的 Wnt 活性下降。这些结果表明，旁分泌功能抑制外胚层细胞中Wnt信号水平的变化，并且这种旁分泌功能对于维持外胚层中Wnt活性细胞和神经中胚层祖细胞的群体大小是必需的。