713
回編集
「位置情報」の版間の差分
ナビゲーションに移動
検索に移動
細
編集の要約なし
Junko kurahashi (トーク | 投稿記録) 細 (→モルフォゲンモデル) |
Junko kurahashi (トーク | 投稿記録) 細編集の要約なし |
||
| 11行目: | 11行目: | ||
== 位置情報とは == | == 位置情報とは == | ||
胚発生期の器官の[[形態形成]]（morphogenesis）においては、[[前駆細胞]]が器官内で様々な細胞へと分化し、それらが一定のルールに従って配置される。この細胞の配置はどの個体でも同じであり、このことを「[[パターン形成]]（pattern formation）」という<ref><pubmed>21044633</pubmed></ref><ref><pubmed>26970003</pubmed></ref>1,2。器官内の種々の細胞が正確に配置されることは、器官が機能体として固有の機能を発揮するために重要である。器官が正確にパターン化されるためには、各前駆細胞が器官内における自らの相対的位置を認識する必要があるが、それを与えるのが位置情報である。 | 胚発生期の器官の[[形態形成]]（morphogenesis）においては、[[前駆細胞]]が器官内で様々な細胞へと分化し、それらが一定のルールに従って配置される。この細胞の配置はどの個体でも同じであり、このことを「[[パターン形成]]（pattern formation）」という<ref><pubmed>21044633</pubmed></ref><ref><pubmed>26970003</pubmed></ref>1,2。器官内の種々の細胞が正確に配置されることは、器官が機能体として固有の機能を発揮するために重要である。器官が正確にパターン化されるためには、各前駆細胞が器官内における自らの相対的位置を認識する必要があるが、それを与えるのが位置情報である。 | ||
器官発生の初期には、組織は[[未分化細胞]]の塊だが、やがて細胞塊の一部に[[シグナル]]の源である細胞群（[[シグナリングセンター]]（signalling centre））が出現する<ref><pubmed> 22570373</pubmed></ref>3。この領域からは細[[胞外因子]]が分泌され、この[[分泌因子]]は多くの場合器官内で濃度勾配を形成する。器官内の各細胞（前駆細胞）はこの濃度によって自分が何の細胞に分化するのか（つまりどのような機能を分担するのか）の情報を獲得するのである。 | 器官発生の初期には、組織は[[未分化細胞]]の塊だが、やがて細胞塊の一部に[[シグナル]]の源である細胞群（[[シグナリングセンター]]（signalling centre））が出現する<ref><pubmed> 22570373</pubmed></ref>3。この領域からは細[[胞外因子]]が分泌され、この[[分泌因子]]は多くの場合器官内で濃度勾配を形成する。器官内の各細胞（前駆細胞）はこの濃度によって自分が何の細胞に分化するのか（つまりどのような機能を分担するのか）の情報を獲得するのである。 | ||
== モルフォゲンモデル == | == モルフォゲンモデル == | ||
1969年、Lewis Wolpertは、シグナリングセンターから分泌された細胞外物質（[[モルフォゲン]]（morphogen））が濃度勾配を持って組織内に拡散しており、細胞の分化方向はその濃度に依存して決まるとする組織形成の原理を仮説的に提唱した<ref name=Wolpert1969><pubmed>4390734</pubmed></ref><ref><pubmed>7834908</pubmed></ref><ref><pubmed>26628090</pubmed></ref><ref><pubmed>16410409</pubmed></ref>4-7。モルフォゲンとはギリシャ語で「form giver（形を与えるもの）」という意味であり<ref><pubmed>11483986</pubmed></ref>8、多くの研究から、組織形成に関わる液性因子（分泌タンパク質や化学低分子）のほとんど（[[FGF]]や[[Wnt]]、[[TGFβ]]、[[ヘッジホッグ]]（Hedgehog）、[[レチノイン酸]]）がモルフォゲンとして働くことがこれまでに示されている<ref><pubmed>23669552</pubmed></ref><ref name=#39><pubmed>25295831</pubmed></ref>9；Yan, 2009 #39。濃度勾配が組織形成を制御するという概念は「[[モルフォゲンモデル]]（morphogen model）」と呼ばれ、現在に至るまで組織のパターン形成を分子的に説明する基本概念の１つである。 | 1969年、Lewis Wolpertは、シグナリングセンターから分泌された細胞外物質（[[モルフォゲン]]（morphogen））が濃度勾配を持って組織内に拡散しており、細胞の分化方向はその濃度に依存して決まるとする組織形成の原理を仮説的に提唱した<ref name=Wolpert1969><pubmed>4390734</pubmed></ref><ref><pubmed>7834908</pubmed></ref><ref name=Briscoe2015><pubmed>26628090</pubmed></ref><ref><pubmed>16410409</pubmed></ref>4-7。モルフォゲンとはギリシャ語で「form giver（形を与えるもの）」という意味であり<ref><pubmed>11483986</pubmed></ref>8、多くの研究から、組織形成に関わる液性因子（分泌タンパク質や化学低分子）のほとんど（[[FGF]]や[[Wnt]]、[[TGFβ]]、[[ヘッジホッグ]]（Hedgehog）、[[レチノイン酸]]）がモルフォゲンとして働くことがこれまでに示されている<ref><pubmed>23669552</pubmed></ref><ref name=#39><pubmed>25295831</pubmed></ref>9；Yan, 2009 #39。濃度勾配が組織形成を制御するという概念は「[[モルフォゲンモデル]]（morphogen model）」と呼ばれ、現在に至るまで組織のパターン形成を分子的に説明する基本概念の１つである。 | ||
モルフォゲンにより器官内で多種類の細胞が生じる様子は、しばしば「フランス国旗」で表される<ref name=Wolpert1969 /><ref><pubmed>17662932</pubmed></ref>4,10。これは、各細胞の分化方向の決定に[[濃度閾値]]（threshold）が存在することを前提にしており、濃度によって３つの異なる細胞が生じる様子をフランス国旗の青、白、赤の３色で表したものである（図１A）。このモデルは、濃度勾配を感知した各前駆細胞が、濃度に応じて３種類（実際にはそれ以上）の細胞に分化していく様子を表している。このことは、濃度依存的に発現する遺伝子が存在することを示している。さらに、隣接する領域に発現する遺伝子同士は互いにその発現を抑制する関係にあることも多い。このようにして、細胞外からの情報（濃度勾配）が細胞内制御機構（遺伝子の[[転写制御]] | |||
モルフォゲンにより器官内で多種類の細胞が生じる様子は、しばしば「フランス国旗」で表される<ref name=Wolpert1969 /><ref><pubmed>17662932</pubmed></ref>4,10。これは、各細胞の分化方向の決定に[[濃度閾値]]（threshold）が存在することを前提にしており、濃度によって３つの異なる細胞が生じる様子をフランス国旗の青、白、赤の３色で表したものである（図１A）。このモデルは、濃度勾配を感知した各前駆細胞が、濃度に応じて３種類（実際にはそれ以上）の細胞に分化していく様子を表している。このことは、濃度依存的に発現する遺伝子が存在することを示している。さらに、隣接する領域に発現する遺伝子同士は互いにその発現を抑制する関係にあることも多い。このようにして、細胞外からの情報（濃度勾配）が細胞内制御機構（遺伝子の[[転写制御]]ネットワーク）に変換され、異なる種類の細胞（つまり図１Aの赤と白、白と青）の境界が明確になり、結果的に正確なパターン形成が作り上げられる<ref name=Briscoe2015 />6。 | |||
しかし、組織内で形成される濃度勾配は静的ではなく（つまり発生過程のある時期に突然形成され、それが永久に保存されるものではなく）、器官発生の進行と連動して経時的に変化し、維持されるものであるから、各細胞が暴露される濃度も時々刻々と変化し、それにつれて細胞の分化状態も変化しながら徐々にパターン形成が確立されて行く（図１B）。次項では、濃度勾配の形成と細胞の分化状態の変化の関係を記述する。 | |||
== 神経管の背腹軸に沿った領域の細分化とそれを制御するモルフォゲン == | == 神経管の背腹軸に沿った領域の細分化とそれを制御するモルフォゲン == | ||