ショウジョウバエ消化管の左右非対称形成に必須な上皮密着結合の新規機能の研究

果蝇胃肠道左右不对称形成所必需的上皮紧密连接的新功能研究

• 批准号: 09J05082
• 负责人: 川勝 康弘
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J05082/
• 关键词: ショウジョウバエ; 上皮密着結合; 左右非対称性形成; yolk cell; Septate Junction; 筋肉細胞; 形態形成

実験開始から近年になり、我々はUAS-GAL4システムにおけるドライバーの組織特異性について再考を迫られることになった。というのも、我々がこれまで左右非対称性の力学的因子の探索のために用いてきた内臓筋のドライバーの幾つかがショウジョウバエ胚のyolk-cellにも発現することが解ったからだ。その中には、我々の研究室がこれまで左右非対称性形成に関する研究に多用したドライバーである24Bも含まれていた。内臓筋組織で強制発現させた蛍光タンパク質はyolk-cellで発現するだけでなく、発生が進むと内臓上皮組織に移行することが明らかになった。これまで研究してきた上皮密着結合(Sertate Junction、以降SJ)が臓器の形態形成にどのように影響するのかについて、いくつかの進展があった。上皮細胞においてはSJは細胞側面下部に集中しているが、多核で細胞間接着が上皮のように整列せず、重なるように配置されている内臓筋細胞では多方面で細胞接着がみられる。そのためSJを構成する因子も内臓筋肉細胞では多方面にみられることがわかった。ショウジョウバエ胚内臓筋には縦走筋と環状筋という2種の異なる組織がクロスするように形成されるが、SJ構成因子はそのどちらにもみられた。SJ構成因子をコードする遺伝子のホモ突然変異体胚をリアルタイムで観察した結果、縦走筋の伸張に異常はみられなかったが、左右から延びる環状筋の伸張とそれらが接着することで形成される臓器のチューブ形成に不安定性がみとめられた。接着が不安定な場合は、内臓は左右からの接着面で破断され、形態形成に著しい影響を及ぼした。一方、接着が安定的に行われたものの半数は、中腸前半部の構造が反転することがわかった。これはSJ構成因子の欠落した変異体は、接着面で破断せず構造的な破壊をまぬがれても、左右の正常な形成が正常に行われないことを示唆した。またSJ構成因子をコードする遺伝子のホモ突然変異体では、Fas3,Nrx4,ATPαなどのような細胞間接着因子の細胞膜への集積が野生型と比べて弱いことが明らかになった。これまで我々の研究で、上皮組織を構成する細胞の接着因子であるcadherinなどの集積が左右非対称性形成に重要な役割を果たすことを示してきた。本研究によって、上皮細胞だけでなく内臓筋細胞にも同様の機構が存在することが推測される。これまで研究は順調であったが、冒頭に述べた研究に関する基本的な技術において疑問点が生じてしまった。このため論文発表のような公的な成果を出す前に、これらの問題を解決するほうを優先させねばならなかった。

近年来，自实验开始以来，我们被迫重新考虑 UAS-GAL4 系统中驱动器的组织特异性。这是因为我们发现，我们用来探索左右不对称机械因素的一些内脏肌肉驱动因素也在果蝇胚胎的卵黄细胞中表达。其中24B是我们实验室在左右不对称形成研究中经常使用的驱动器。研究表明，在内脏肌肉组织中被迫表达的荧光蛋白不仅在卵黄细胞中表达，而且随着发育的进展，还迁移至内脏上皮组织。迄今为止，我们研究的上皮紧密连接（SJ）如何影响器官形态发生，在理解上皮紧密连接（SJ）如何影响器官形态发生方面已经取得了一些进展。在上皮细胞中，SJ集中在细胞的下侧，但在内脏肌细胞中，由于多核细胞具有细胞间粘附力，因此与上皮细胞不同，SJ以重叠方式排列，因此可以看到细胞粘附在许多方向。因此，人们发现，在内脏肌细胞中以多种不同方式存在构成SJ的因子。果蝇胚胎内脏肌由两种不同类型的组织纵肌和环肌交叉形成，两者中均发现了SJ组成因子。对编码SJ构成因子的基因的纯合突变胚胎进行实时观察，未观察到纵向肌肉的伸长异常，但从左右两侧延伸的环状肌肉由于粘连而伸长并形成。在器官的管形成中观察到。当粘连不稳定时，左右粘连面内脏器官破裂，对形态发生有显着影响。另一方面，在粘连稳定的情况下，有一半的中肠前半部结构发生倒置。这表明，即使缺乏SJ组成因子的突变体不会在粘附表面断裂并逃脱结构破坏，但不会发生左侧和右侧的正常形成。此外，与野生型相比，编码SJ组成因子的基因纯合突变体在细胞膜上的Fas3、Nrx4和ATPα等细胞间粘附因子的积累较弱。我们的研究表明，钙粘蛋白（构成上皮组织的细胞的粘附因子）的积累在左右不对称的形成中起着重要作用。这项研究表明类似的机制不仅存在于上皮细胞中，而且也存在于内脏肌细胞中。目前研究进展顺利，但开头提到的基础研究技术却出现了问题。因此，我们必须优先解决这些问题，然后再产生发表论文等公共成果。

项目成果

A noncanonical role of septate junction proteins in the visceral mesoderm, essential for mesodermal closure in Drosophila.

隔膜连接蛋白在内脏中胚层中的非典型作用，对于果蝇中胚层的闭合至关重要。

• 发表时间: 2010
• 作者: 古澤卓;牧野幸太郎;山本悟;中橋和博;立花幸司;川勝康弘
• 通讯作者: 川勝康弘

ショウジョウバエ消化管の左右非対称形成に必須な上皮密着結合の新規機能の研究

果蝇胃肠道左右不对称形成所必需的上皮紧密连接的新功能研究

• 发表时间: 2009
• 作者: Yamazaki;Yumoto;中村周史;川勝康弘
• 通讯作者: 川勝康弘