胚発生を制御するシグナルカスケードの要素としての機械的力に関する研究

机械力作为控制胚胎发育信号级联组成部分的研究

基本信息

批准号：
16J01027
负责人：
石橋朋樹
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

平成30年度は、機械的力シグナルの受容・伝達に必要な遺伝子 (機械的力シグナル構成因子)の網羅的な同定および機械的力シグナル構成因子の突然変異体の発生解析を行った。平成28年度に同定した機械的機械的力シグナル構成因子から、3遺伝子(Hsp68, Hsp23, DnaJ-1)を選定し、その発現調節領域下流に、ΦC31システムを用いた組換えを利用して、改変型緑色蛍光タンパク質EGFPがインフレームで導入されたトランスジェニックショウジョウバエを作出した。これらの胚を、2枚のガラスプレートに挟んで圧迫することで、機械的力の負荷を行った。機械的力を負荷したまま、2時間、共焦点レーザー顕微鏡を用いてライブイメージングを行った。その結果、DnaJ-1は、圧迫によって有意に発現上昇することが分かった。また、より薄いスペーサーを用いて、より強い圧迫を負荷すると、Hsp23およびHsp68も、有意に発現上昇することが分かった。これらの結果は、機械的力シグナル構成因子は、機械的力によって発現誘導を受け、また、発現誘導に必要な機械的力の閾値は、遺伝子によって異なるということを示唆している。選定した遺伝子は、熱ショックストレス応答遺伝子であったため、熱ショックストレス応答のマスターレギュレーターであるHsfの突然変異体の表現型を観察した。Hsf突然変異体は、野生型と比較すると、胚性致死の表現型を示したが、形態に異常はなかった。このことは、発生の正常な進行に機械的力シグナルが必要である可能性を示唆しているが、それが熱ショックストレス応答によるものかは不明である。

2018年度，我们全面鉴定了机械力信号接收和传输所需的基因（机械力信号构成因子），并对机械力信号构成因子突变体的发展进行了分析。我们从2016年鉴定的机械力信号成分因子中选择了三个基因（Hsp68、Hsp23、DnaJ-1），并利用ΦC31系统对其表达调控区域的下游进行重组，我们创建了转基因果蝇，其中修饰了绿色荧光。蛋白质，EGFP，被引入到框架中。通过将胚胎夹在两块玻璃板之间并压缩，对这些胚胎施加机械力。使用共焦激光显微镜进行实时成像 2 小时，同时施加机械力。结果发现，DnaJ-1的表达通过压缩而显着增加。还发现，当使用更薄的间隔物并施加更强的压缩时，Hsp23和Hsp68的表达也显着增加。这些结果表明，机械力信号构成因子的表达是由机械力诱导的，并且诱导表达所需的机械力的阈值根据基因而不同。由于所选基因是热休克应激反应基因，我们观察了Hsf突变体的表型，Hsf是热休克应激反应的主要调节因子。与野生型相比，Hsf突变体表现出胚胎致死表型，但没有形态学异常。这表明正常发育可能需要机械力信号，但尚不清楚这是否是由于热休克应激反应所致。