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ショウジョウバエを用いた細胞ダイバーシティーの個体レベルでの解析と検証

研究代表者 
中嶋 悠一朗
東北大学 学際科学フロンティア研究所
http://www.fris.tohoku.ac.jp/researcher/creative/nakajima.html

東北大学 生命科学研究科 組織形成分野
http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/kuranaga_lab/index.html

研究概要

生体中の臓器や組織という細胞社会は、ダイバーシティーに富む様々な細胞から形成される。細胞社会ダイバーシティーの形成は、組織恒常性の維持や内外の摂動に柔軟に対応するために重要であると考えられるが、その分子レベルの実体や生理的な役割は未だ研究途上である。これまでに我々は、ショウジョウバエをモデルとして、生体上皮の組織恒常性を維持する仕組みの解明に取り組んできた。組織成長や細胞ターンオーバーに必須の細胞分裂や細胞死に注目した研究を展開しており、特に、上皮と平行な細胞分裂方向が組織構造を維持するのに重要であり、その異常が上皮から間葉様細胞への運命転換(上皮間葉転換)の誘導や腫瘍化につながることを明らかにしてきた(Nakajima et al., Nature 2013, Nakajima et al., JCB 2019)。当該研究計画では、ショウジョウバエ成体の腸管をモデルとして、幹細胞を起点とした細胞社会ダイバーシティーを維持する仕組みとその生理的な役割の解明を目指している。これまでに、腫瘍移植モデルや老化個体において、腸管特異的なストレス応答を見出しており、病態や慢性的なストレスが腸管の細胞社会ダイバーシティーの変化や破綻を誘導する仕組み、そしてその生理的意義を明らかにする。また、従来の遺伝学的・細胞生物学的な解析に加えて、シングルセル解析の導入によって、幹細胞をはじめとした細胞タイプのヘテロジェナイティを明らかにし、その役割を個体レベルで解明していく予定である。さらに、本学術領域内で構築する予定の「細胞間相互作用やシグナルネットワークの数理モデル」から予測されるキーとなる分子経路を、ショウジョウバエ個体で実験操作することでモデルの検証を行い、細胞社会ダイバーシティー維持の普遍原理を明らかにすることを目指す。

参考文献

  1. Fujita S, Kuranaga E, and #*Nakajima YI. Cell proliferation controls body size growth, tentacle morphogenesis, and regeneration in hydrozoan jellyfish Cladonema pacificum. PeerJ. in press, 2019.
  2. #*Nakajima YI., Lee ZT, McKinney SA, Swanson SK, Florens L, Gibson MC. Junctional tumor suppressors interact with 14-3-3 proteins to control planar spindle alignment.
J. Cell Biol., 218(6):1824-1838, 2019. PubMed ID: 31088859
  3. #*Nakajima YI. Mitotic spindle orientation in epithelial homeostasis and plasticity. 
J. Biochem., 164(4): 277-284, 2018. PubMed ID: 30020465
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  5. Kawamoto Y, Nakajima YI, *Kuranaga E.Apoptosis in cellular society: Communication between apoptotic cells and their neighbors. 
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Current Biol.,26(5): R204-206, 2016. PubMed ID: 26954441
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Methods Enzymol., 544: 299-325, 2014. PubMed ID: 24974295
  9. Nakajima Y, Meyer EJ, Kroesen A, McKinney SA, *Gibson MC. Epithelial junctions maintain tissue architecture by directing planar spindle orientation.
Nature, 500(7462): 359-362, 2013. PubMed ID: 23873041
  10. Nakajima Y, Kuranaga E, Sugimura K, Miyawaki A, *Miura M. Nonautonomous apoptosis is triggered by local cell cycle progression during epithelial replacement in Drosophila. Mol. Cell. Biol., 31(12): 2499-2512, 2011. PubMed ID: 21482673

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