Elucidation of the mechanism by which cell chirality emerges left-right asymmetric morphogenesis at the multicellular level

阐明细胞手性在多细胞水平上出现左右不对称形态发生的机制

基本信息

批准号：
22KJ3145
负责人：
石橋朋樹
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3145/
关键词：
細胞キラリティ左右非対称性

项目摘要

2022年度は，単細胞レベルの左右非対称性それぞれに影響を及ぼす薬剤のスクリーニングを行った．単細胞レベルの左右非対称性の指標には，単細胞で培養したときの核の回転速度を用いた．スクリーニングから，アクトミオシン細胞骨格制御系が単細胞レベル・多細胞レベル両方の左右非対称性形成に関わることを見出した．また，本研究に用いる細胞を多細胞状態で培養すると，時計回りの集団回転が起こるという画期的な発見があった．これまで，基盤のコーティングなしに多細胞で集団回転が起こる例は知られていない．また，上皮系培養細胞において，単細胞と多細胞で同時にキラリティを示す細胞としては，これが初めて発見された例となる．この発見は細胞キラリティ研究の進展に大きく寄与する可能性がある．したがって，当初の計画を変更して，多細胞キラリティについてもスクリーニングを行った．多細胞キラリティの指標としては，2細胞で培養したときの2核の重心をつなぐベクトルの回転速度を用いた．その結果，アクトミオシン細胞骨格だけでなく，微小管も多細胞キラリティに関与することがわかった．また，細胞骨格に関連するタンパク質を蛍光ラベルした細胞株を複数作出した．この細胞株のライブイメージング解析から，焦点接着斑と葉状仮足の形成が左右非対称であることを発見した．これに加えて，この左右非対称な焦点接着斑と葉状仮足の形成が，左右非対称な集団回転と有意に相関することを発見した．これは，焦点接着斑および葉状仮足が左右非対称が，集団スケールの左右非対称性を生み出す原因であることを強く示唆する．また，アクトミオシン細胞骨格・微小管・焦点接着斑をつないで多細胞回転を制御する因子として，CAMSAP3/ACF7が関与していることを見出した．CAMSAP3/ACF7をノックダウンすると，2細胞回転が有意に遅くなった．

2022财年，我们筛选了在单细胞水平上影响左右不对称的药物。作为单细胞水平左右不对称性的指标，我们使用了单细胞培养时细胞核的旋转速度。通过筛选，我们发现肌动球蛋白细胞骨架控制系统在单细胞和多细胞水平上参与左右不对称的形成。另一个突破性的发现是，当本研究中使用的细胞在多细胞状态下培养时，发生了顺时针集体旋转。到目前为止，还没有在没有基底涂层的多细胞细胞中发生集体旋转的已知例子。此外，这是细胞在上皮细胞培养物中的单细胞和多细胞培养物中表现出手性的第一例。这一发现可能极大地促进细胞手性研究的进展。因此，我们改变了原来的计划，也筛选了多细胞手性。作为多细胞手性的指标，我们使用了与两个细胞培养时连接两个核质心的矢量的旋转速度。结果表明，不仅肌动球蛋白细胞骨架，而且微管也参与多细胞手性。我们还创建了多个带有与细胞骨架相关的荧光标记蛋白质的细胞系。通过对该细胞系的实时成像分析，我们发现粘着斑和片状伪足的形成是不对称的。此外，我们发现不对称粘着斑和板状伪足的形成与不对称集体旋转显着相关。这强烈表明粘着斑和片状伪足的左右不对称是群体规模左右不对称的原因。我们还发现 CAMSAP3/ACF7 通过连接肌动球蛋白细胞骨架、微管和粘着斑来控制多细胞旋转。 CAMSAP3/ACF7 的敲低显着减慢了 2 细胞更新。