search
search

Press Releases

DATE2022.08.09 #Press Releases

トラップ発動でトラップ増産

――心膜を薄くつくる省エネ戦略――

 

東京大学大学院総合文化研究科

東京大学大学院理学系研究科

概要

東京大学大学院総合文化研究科の山元孝佳助教、上林勇太学部生(研究当時:教養学部4年)、大塚祐太大学院生(研究当時:生物科学専攻 博士課程)、道上達男教授(生物科学専攻 併任)は、英国アバディーン大学のStefan Hoppler教授らとの共同研究により、アフリカツメガエル胚を用いて、薄い心膜が再現性良く形成される仕組みを解明しました。

心膜は水風船のように薄く、心嚢(しんのう)液と共に心臓を包むことで、心臓への衝撃を吸収しています。衝撃を柔軟に吸収するために心膜は薄いことが重要ですが、受精卵からのからだづくりの過程で、心膜がどのようにして薄く、そしてさまざまな変動要因の影響をあまり受けずに常にほぼ同じ薄さで形成されているかは分かっていませんでした。

心膜は拡散性のタンパク質のWnt6が高濃度になると形成されます。Wnt6は心膜の外側の特定の細胞で生産・分泌され、心臓領域で濃度勾配を形成します。本研究グループがWnt6の受容体の量を制御する仕組みを調べたところ、心臓領域ではWnt6量に応じてWnt6の受容体が増産されること(受容体フィードバック)が明らかになりました。

このようにトラップ(受容体)でWnt6を捕らえたときに、トラップを増やしてさらにWnt6を捕らえることで、Wnt6の分布を狭い範囲に留めていることが分かりました。さらに、アフリカツメガエル胚や数理モデルを使って、この受容体フィードバックが生物にとってどういうメリットがあるのかを調べたところ、受容体フィードバックはWntの生産量などが変化しても心膜の薄さを保ち、再現性の良い心膜形成を可能にしていることが明らかになりました。

なおWntを狭い範囲に留めておくだけであれば、最初から全細胞で大量に受容体を用意しても良いのですが、受容体フィードバックにより、必要に応じて必要な場所で受容体を作ることで、受容体作成にかかるエネルギーの節約、すなわち省エネを実現していると考えられます。

本研究成果は、2022年7月26日(英国夏時間)に国際科学誌「eLife」のオンライン版に掲載されました。

 

図:心臓分化過程におけるWntの分布制御の模式図
Wnt6は外胚葉から分泌され、細胞外を拡散する。心臓中胚葉領域ではWnt6の濃度に応じて、受容体のFrizzled-7が発現する。予定心筋領域からはWnt結合性の抑制性タンパク質であるsFRP1が分泌される。sFRP1に結合するN-acetyl化されたヘパラン硫酸は心膜を含む心臓予定領域の広範囲に発現している。これらのはたらきで、心膜領域は狭く規定されている。

 

詳細については、東京大学大学院総合文化研究科 のホームページをご覧ください。