アクチン微小集合体を起点とした組織スケールの均一性獲得原理の解明

从肌动蛋白微组装体出发阐明获得组织尺度均匀性的原理

• 批准号: 22K06214
• 负责人: 内田 清薫
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06214/
• 关键词: アクチン; 超解像イメージング; 組織形成; ショウジョウバエ; 粗視化分子動力学モデル

本研究はショウジョウバエ気管上皮細胞および雄外生殖器周辺上皮細胞をモデルシステムとし、下記５点について、明らかにすることを目的としていた。① 組織特異的なアクチン結合分子、② 生体内細胞に生じるアクチン微小集合体とそれを起点としたパターン形成のプロセス、③ 数理モデルによるアクチンパターンの形成原理、④ アクチン微小集合体を核とする近傍分子の制御機構、⑤ アクチンパターンを組織全体、又は一部で乱した際の組織形態・集団移動に与える影響。2022年度は、上記の目的のうち①、②、③、④をショウジョウバエ気管上皮細胞について明らかにした。その結果、気管上皮細胞の頂端膜の直下では、アクチンの微小集合体がZasp52およびα-Actininといったクロスリンカーにより自己組織化されており、さらにミオシンが微小集合体同士の融合を制御していることを明らかにした。また、フォルミンタンパク質であるDAAMが管状組織の軸情報を感知することで、微小集合体の動きに異方性を与え、融合を周方向へ偏らせていることが明らかとなった。これらの結果は研究分担者の構築した粗視化分子動力学モデルにおいても、同様の結果がシミュレーションされた。以上の結果および考察に議論を重ね、共同研究者とともに論文にまとめ、投稿した。また、雄外生殖器周辺上皮細胞においては、①、　②、④を進めている。特に、②について、リング状のアクチン微小集合体にはMyo1Dに加えて、膜脂質マーカーが局在することを明らかにし、アクチンーMyo1D-膜脂質の関係について解析を進めている。また、分子メカニズムの保存性を検証し、簡便な細胞移動実験を行うため、ほ乳類細胞の系も立ち上げて、実験を進めている。さらに、組織内における超細胞微細構造を明らかにするため、電子顕微鏡を用いた観察を行うための共同研究を開始した。

本研究以果蝇气管上皮细胞和雄性外生殖器周围上皮细胞为模型系统，旨在阐明以下五点。 ① 组织特异性肌动蛋白结合分子，② 细胞内发生的肌动蛋白微聚集体以及基于其的图案形成过程，③ 基于数学模型的肌动蛋白图案形成原理，④ 以肌动蛋白微聚集体为核心的邻域分子控制机制， ⑤ 当整个组织或部分肌动蛋白模式被破坏时对组织形态和集体运动的影响。 2022年度，我们将明确有关果蝇气管上皮细胞的上述目标（1）、（2）、（3）和（4）。结果，肌动蛋白微组装体通过交联剂（如 Zasp52 和 α-肌动蛋白）在气管上皮细胞顶膜下方自组织，肌球蛋白进一步控制微组装体的融合。此外，还发现formin蛋白DAAM感知管状组织的轴信息，使微组件的运动具有各向异性，并在圆周方向上偏置融合。这些结果还使用研究人员构建的粗粒度分子动力学模型进行了模拟。经过对上述结果和考虑的反复讨论，我和我的合作研究人员编写了一篇论文并提交了。此外，我们正在对男性外生殖器官周围的上皮细胞进行步骤①、②和④。特别是，关于②，我们发现除了Myo1D之外，膜脂标记也定位于环状肌动蛋白微组装体中，我们正在对肌动蛋白、Myo1D和膜脂之间的关系进行分析。此外，为了验证分子机制的保守性并进行简单的细胞迁移实验，我们还建立了哺乳动物细胞体系并正在进行实验。此外，我们已经开始联合研究，使用电子显微镜进行观察，以阐明组织内的超细胞结构。

项目成果

Inhibition of negative feedback for persistent epithelial cell?cell junction contraction by p21-activated kinase 3

p21 激活激酶 3 对持续上皮细胞？细胞连接收缩的负反馈抑制

• DOI: 10.1038/s41467-022-31252-0
• 发表时间: 2022-06-20
• 影响因子: 16.6
• 作者: Uechi Hiroyuki;Fukushima Kazuki;Shirasawa Ryota;Sekine Sayaka;Kuranaga Erina
• 通讯作者: Kuranaga Erina