広報活動

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2013年1月16日

独立行政法人理化学研究所

ショウジョウバエの気管の長さを決める仕組みを発見

-形態形成過程に細胞内のタンパク質輸送システムが寄与する-

気管形成における2種類のタンパク質輸送システム図

気管形成における2種類のタンパク質輸送システム

左:長さ制御に関わるタンパク質輸送システム
逆行性小胞輸送システムでは管腔から取り込まれたキチン修飾酵素Serpが小胞からゴルジ体へ送られ、再修飾を受けた後に再分泌される。Serpはキチン質を修飾してキトサン(Chitosan)に変換する。
右:太さ制御に関わるタンパク質輸送システム
アクチン重合因子Dia依存的経路では太さ制御に関わるタンパク質(2A12、Pio)が管腔に分泌される。

私たちの体の中には血管や呼吸管など「管」のネットワークが縦横に張り巡らされ、血液や空気などの物質循環が行われています。この管ですが、太さが部位ごとにそろっている必要がありますし、長さも体内の組織や個人のサイズに合っていなければ困ります。では、その管の太さや長さはどのようにして決まるのでしょうか。

理研の研究グループは、ショウジョウバエの気管形成から、その管の太さと長さを決める細胞内の分子メカニズムを解明しようと試みました。過去の研究から気管の太さ決定には、気管の内側を占めるキチン質を主成分とした細胞外基質の蓄積が必要である、長さはキチン質の化学修飾によって過剰な伸長を抑制することが知られていました。しかし、それぞれの形状特性に対応する細胞内の分子メカニズムは未解明のままでした。

研究グループは、気管が過剰に伸長するショウジョウバエの変異体を詳細に解析したところ、細胞外に一度分泌されたキチン修飾酵素を取り込んでゴルジ体へ送る「逆行性小胞輸送システム」が、気管の長さの適切な制御に必要であることを見いだしました。また、この逆行性小胞輸送システムを変異させても、太さの制御に関わる分子の分布に異常は見られず、この輸送システムは気管の太さの制御には関与しないことが分りました。長さと太さという2つの形状の特性は、細胞内の異なるタンパク質輸送システムで制御されていることが明らかになりました。小胞輸送システムは、高等動物でも共通にもつ細胞内のタンパク質輸送システムであり、今後、研究を進展させることによって、ヒトを含めた脊椎動物における管形成の仕組みを解明する手掛かりになると期待されます。

独立行政法人理化学研究所
発生・再生科学総合研究センター 形態形成シグナル研究グループ
グループディレクター 林 茂生(はやし しげお)