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初期胚発生研究室〈佐々木教授〉

研究成果の概略

研究成果の概要


1.        初期胚発生に関わる遺伝子としてTeadファミリーを再発見

Sawada A, Nishizaki Y, Sato H, Yada Y, Nakayama R, Yamamoto S, Nishioka N, Kondoh H, *Sasaki H. (2005)

Tead proteins activate the Foxa2 enhancer in the node in cooperation with a second factor.

Development. 132, 4719-4729.

 

当研究室でTeadファミリーの研究を始めるきっかけになった論文。初期胚発生に重要な役割を果たすシグナルセンターのノードと脊索の形成機構の研究。これらのシグナルセンターの形成に必須な転写因子Foxa2のシグナルセンターにおける発現制御機構を解析し、Foxa2遺伝子のエンハンサーは転写因子Teadファミリー活性化することを示した。

 

論文の詳細な解説(理研ホームページ内)

http://www.cdb.riken.jp/jp/04_news/articles/051026_foxa2tead_approved.html

 

Teadファミリーは1988年に精製され、1991年にはクローニングされていた転写因子である。おそらく、ほとんどすべての細胞で発現しているために、発生学者の興味を引くことはなく、その発生における役割はほとんど解析されていなかった。先にも述べたが、人とは異なる研究をしたく、自分たちが続けてきた研究で再発見した転写因子Teadに注目して、研究を進めることを決意。ノックアウトマウスの作製を開始する。当時は、こんなに競争の激しい分野になるとは思ってもいなかった、、、。

教訓:温故知新、あるいは、継続は力なり。

 

2.        Tead4が栄養外胚葉の形成に必須であることを発見

Nishioka N, Yamamoto S, Kiyonari H, Sato H, Sawada A, Ota M, Nakao K, *Sasaki H.(2008)

Tead4 is required for specification of trophectoderm in pre-implantation mouse embryos.

Mech. Dev. 125, 270-283.       

 

Teadファミリーのノックアウトマウスの作成から、Tead4が着床前胚の栄養外胚葉の分化に必須であることを示した論文。Tead4変異マウス胚では、全ての細胞が内部細胞塊になる。

 

論文の詳細な解説(理研ホームページ内)

http://www.cdb.riken.jp/jp/04_news/articles/080128_tead4.html

 

実は最初、上記2の論文の内容も含んだ、大きな論文として発表する予定だった。私がアメリカに行ったときに、古くからTeadファミリーの生化学的な研究をしている研究室を表敬訪問し、その研究室では、Tead4の変異マウスは作っていないということだったので分化異常になることを少し話したところ、1年後に、Developmentに、その研究室からTead4変異胚は分化異常になるという論文が発表されて、愕然とする。西岡君、激怒し、足の裏に墨を塗って出し抜いたDevelopmentの論文を踏みつける。次の論文が出るまで足あとつき論文が研究室に貼ってあった。 

私たちは、泣く泣く、Developmentの論文に対応するデータだけを切り離してMech. Devへ投稿。幸い、良く引用してもらえ、 Mech. Dev. Top Cited Article 2008-2010になり、表彰状が届く。

教訓:口は災いのもと、あるいは、人を見たら泥棒と思え(研究者として2番目の教訓はあまりにも悲しい)

 

3.        培養細胞の密度依存的な増殖制御機構を解明

Ota M, *Sasaki H. (2008)

Mammalian Tead proteins regulate cell proliferation and contact inhibition as a transcriptional mediator of Hippo signaling.

Development. 135, 4059-4069

 

転写因子TeadとそのコアクチベーターのYapがマウスの細胞および胚において、がん抑制シグナル経路であるHippoシグナルの下流で作用していることを明らかにした論文。さらに、培養細胞の増殖が細胞密度によって変化することは、古くから「細胞増殖の接触阻止(contact inhibition of proliferation)」として知られていたが、その分子基盤は、細胞密度によるHippoシグナル経路を介した転写因子Teadの活性制御であることを示した。

 

論文の詳細な解説(理研ホームページ内)

http://www.cdb.riken.jp/jp/04_news/articles/081211_teadyap.html

 

こんな面白い研究は他に誰もしていないだろうと思っていたら、ある日突然、別のグループから同じような論文がGenes Devに発表され大慌て。すぐに投稿して同年中の発表にこぎつける。

教訓:時は金なり? 面白い発見をしたら、必死に研究をおこない、一日でも早く投稿したほうがよい。ただし、人と同じ研究をして競争に勝つことを目標にしては研究をつまらなくするだけ。競争にならないような、独自の面白い研究を行ない、発見を楽しむべき。

 

4.        着床前マウス胚の位置依存的な細胞分化の制御機構を解明

Nishioka N, Inoue K-I, Adachi K, Kiyonari H, Ota M, Ralston A, Yabuta N, Hirahara S, Stephenson RO, Ogonuki N, Makita R, Kurihara H, Morin-Kensicki EM, Nojima H, Rossant J, Nakao K, Niwa H, *Sasaki H. (2009)

The Hippo signaling pathway components Lats and Yap pattern Tead4 activity to distinguish mouse trophectoderm from inner cell mass.

Dev. Cell 16, 398-410.

 

着床前のマウス胚では、胎盤をつくる栄養外胚葉と胚をつくる内部細胞塊の2種類の細胞が作られ、その分化は、細胞が胚の外側に面しているか内側にあるかで決まる。そのような仕組みが存在することは、1967年にTarkowskiらがInside-Outside Modelで提唱していたが、その実態は不明であった。本論文では、その位置依存的な分化の分子基盤が、位置依存的なHippoシグナルの活性化による転写因子Tead4の活性制御であることを明らかにした。

 

論文の詳細な解説(理研ホームページ内)

http://www.cdb.riken.jp/jp/04_news/articles/09/090330_Insouts.html

 

本研究は複数の研究者によりFaculty of 1000must readの高い評価を受けた。また、この発見は、翌年発刊の発生学の教科書 Gilbert, Developmental Biology 9th editionで、1ページを使って紹介されている。

後述する8番の論文で、私たちを出し抜いた競争相手からも賞賛のメールが届く。

教訓:石の上にも三年。西岡君の不屈の精神をたたえたい。

 

5.        細胞の形態によるHippoシグナル経路の制御を示す

Wada K-I, Itoga K, Okano T, Yonemura S, *Sasaki H (2011)

Hippo pathway regulation by cell morphology and stress fibers.

Development138, 3907-3914.

培養細胞の増殖が細胞密度によって制御されているが、細胞がどのようにして密度を感知しているのかを解析した論文。細胞密度が変化すると細胞の形も変化することに注目し、マイクロドメイン上で単一の細胞を培養することにより、細胞の形が変化すると、Fアクチンのストレスファイバーの量が変化し、それにより、Hippoシグナル経路の活性化が変化することを見出した。細胞間の接触とは関係なく、細胞の形がHippoシグナル経路を制御することを示した論文。

 

論文の詳細な解説(発生研ホームページ、ニュープレス)

http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/newpress/np48.html

 

投稿準備を進めていたところ、別のグループからNatureに同様のコンセプトの論文が発表される。またか、、という感じ。コンセプトとしては似ているが、結論で大きく異なるところがあり、Developmentに1カ月で受理される。幸いDevelopmentIn this issueScience SignalingEditor's Choiceに選ばれ、良く読まれる。 後日、他のグループからも関連した論文が発表される。

 

教訓: 三者三様? 自分たちのアイデアで、独自の研究しているつもりが、私たちと同じような研究をしているグループがほかにも複数あることが多い。ただ、それぞれの研究には、それぞれの考え方があらわれていて面白い。

 

6.        着床前胚でHippoシグナルによってYapの細胞内局在が変化することを再確認

Hirate Y, Cockburn K, Rossant J, *Sasaki H (2012)

Tead4 is constitutively nuclear, while nuclear vs. cytoplasmic Yap distribution is regulated in preimplantation embryos.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 109:E3389-90. doi: 10.1073/pnas.1211810109

 

他のグループから、着床前のマウス胚において、Yapは常に核にありTead4が核と細胞質の局在を変えるという、上記2番の論文の結果を完全に否定する論文がPNASに掲載され、それに反論するためのレター。

彼らの論文を見て驚き、すぐに彼らが使っている市販のTead4抗体を購入して追試。非常によいモノクローナル抗体で、Tead4がすべての細胞で核にあるというきれいな結果が出て一安心。なぜ彼らは、この抗体で全く違う結果を得たのか?彼らのYapの染色にも問題があることがわかり、彼らの論文を信じて世の中に混乱が生じないように、私たちのデータをまとめてPNASのエディター宛にレターとして送る。

教訓:出る杭は打たれる?過去の論文の再確認の論文を書くという、非創造的な作業に貴重な時間を使わせないでほしい、、、。

 

7.    着床前胚の細胞の位置依存的なHippoシグナルの制御が起こる仕組みを解明

  Hirate Y, Hirahara S, Inoue K-i, Suzuki A, Alarcon VB, Akimoto K, Hirai T, Hara T, Adachi M, Chida K, Ohno S, Marikawa Y, Nakao K, Shimono A, *Sasaki H (2013)

Polarity-dependent distribution of angiomotin localizes Hippo signaling in preimplantation embryos.

Curr. Biol. 23, 1184-1194. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.05.014

着床前胚で、位置依存的なHippoシグナルの活性化が起こる仕組みを明らかにした論文。Hippoシグナルは細胞同士の接着によって活性化されるが、外側の細胞は細胞極性を持つために活性化しない。一方、内側の細胞は、極性を持たないために活性化できる。Angiomotin (Amot)というタンパク質が細胞接着装置に存在するとHippoシグナルが活性化し、存在しないとHippoシグナルが活性化しない。また、分子機構として、AmotNf2/Merlinとともに、細胞接着因子のE-cadherinと複合体を形成し、その複合体の中で、AmotLatsによるリン酸化を受け、Latsと強く結合して活性化することで、Hippo経路を活性化することがわかった。

論文の詳細な解説(発生研ホームページ、ニュープレス)http://www.imeg.kumamoto-u.ac.jp/newpress/np61.html

海外の学会に参加した際、他のグループから類似の内容の論文がすでに投稿されていると聞き、助教の平手さんが連日徹夜で実験し、1週間強で論文を書き上げて投稿。すんなりと受理される。競合相手の論文は後日他紙に掲載された。もっと上を目指してこつこつとデータをためており、急ぐ必要がなければ、もっとよいところへ出せたはずなので、少し残念だが、出し抜かれなくてよかった。

論文受理直後に、HippoシグナルのKeystone Symposiumに参加した際、Amotのリン酸化によるHippoシグナルの活性化については、私たち以外に2つの研究室から発表があり、非常に競争が激しかったことが判明。幸い、私たちが先に論文発表できており、出し抜かれそうだと思っていたのに、気づいてみれば、競争のトップになっていた。

教訓:人間万事 塞翁が馬、あるいは、天は自ら助くる者を助く。回りに惑わされること無く、自分の道を前進するのみ。


8.    胚発生に胚体外の組織が出す物理的な力が関与していることを発見

Imuta Y, Koyama H, Shi D, Eiraku M, Fujimori T, *Sasaki H (2014)

Mechanical control of notochord morphogenesis by extra-embryonic tissues in mouse embryos

Mech. Dev. 132, 44-58. doi: 10.1016/j.mod.2014.01.004.

 

哺乳類の胚は、受精卵が作る胚体外の組織に包まれて発生する。胚体外の組織の働きとしては、これまで、胚に母体からの栄養を供給することなどが知られていた。本論文では、胚体外の組織が作る羊膜腔という空間が膨らむことで生ずる力が、胚を前後に引っ張ることで、胚の正常な形態形成を支えていることを明らかにした。

 

大学院生の藺牟田君が、胚の中の細胞の動きを観察する系を立ち上げ、それによりわかったことを元に、こつこつと発展させてきた面白い研究。学位取得という時間制限のために、最後は専門誌での発表となってしまったが、関連研究者は読んでくれているらしく、発表後すぐに海外から数件の問い合わせが来た。

藺牟田君無事に卒業。ご苦労様でした。

 

9.        マウス胚線維芽細胞を用いた細胞競合のモデル系を樹立

Mamada H, Sato T, Ota M, *Sasaki H. (2015)

Cell competition in mouse NIH3T3 embryonic fibroblasts is controlled by the activity of Tead family proteins and Myc

マウス胚由来の線維芽細胞株において、細胞競合が起こることを明らかにした論文。細胞競合はもともとショウジョウバエで発見された細胞間コミュニケーションの一つであり、哺乳類においての知見は乏しい。私たちは、マウス胚の培養細胞でHippoシグナルの研究を進める中で、Hippoシグナル経路の転写因子Teadの活性の異なる細胞の間で、細胞競合が起こり、相対的にTead活性の低い細胞が排除されることを見出した。また、その下流では原がん遺伝子Mycが関与しており、ショウジョウバエで明らかにされた細胞競合と同様の仕組みが働いていることを示した。

この現象を発見したのはずいぶん以前だったが、研究員の交代や研究室の引越しなどによりなかなか論文として発表することができなかった。投稿を繰り返して何年か越しでようやく発表できた。培養細胞の簡便なモデル系ができたことで、ショウジョウバエや他の系では行えないような研究が可能になった。この系を用いて、細胞間コミュニケーション機構をさらに深めてゆくことを決意。新規機構の解明を進めている。

 教訓:継続は力なり。あるいは千里の道も一歩から。長年進めてきたTeadの研究が、細胞競合という新たな研究の展開につながった、その最初の記念すべき論文。

 

 


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