Research Abstract
マウス胚で左右対称性を破るのにはノードくぼみに存在する2本の回転する繊毛で十分である
Two rotating cilia in the node cavity are sufficient to break left–right symmetry in the mouse embryo
2012年1月10日 Nature Communications 3 : 622 doi: 10.1038/ncomms1624
マウス胚における左右非対称性は、ノード中の200本から300本の繊毛の時計方向の回転運動によって生じるノードくぼみ内の左向きの流れ（ノード流）によって確立される。ノード流の働きの詳細、および左右決定を確立する入力としてどの程度の流量が必要なのかはまだわかっていない。本論文では、たった2本の繊毛の回転によって生じる局所的な左向きの流れが、左右対称性を破るのに十分であることを示す。マウス胚ノードにおける液体流と繊毛回転の定量的解析から、左右非対称性はノード繊毛の一部が回転を開始してから数時間以内に確立されることがわかった。繊毛運動性に異常を示す数種類の変異体マウスを使った実験で、左右非対称な遺伝子発現を開始させるには2本の繊毛の回転で十分であることが示された。我々の結果は、一方向に向かう非常に弱い流れを感知できる、極めて感受性の高い系がノードに存在することを示唆しており、こうした流れが機械的力として感知されるというモデルを支持するかもしれない。
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大阪大学大学院 生命機能研究科 発生遺伝学グループ
および科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業（CREST） - 早稲田大学 先進理工学部 電気・情報生命工学科
- 国立長寿医療研究センター 加齢健康脳科学研究部
- ジュネーブ大学（スイス）
- リヨン大学（フランス）
Determination of left–right asymmetry in mouse embryos is achieved by a leftward fluid flow (nodal flow) in the node cavity that is generated by clockwise rotational movement of 200–300 cilia in the node. The precise action of nodal flow and how much flow input is required for the robust read-out of left–right determination remains unknown. Here we show that a local leftward flow generated by as few as two rotating cilia is sufficient to break left–right symmetry. Quantitative analysis of fluid flow and ciliary rotation in the node of mouse embryos shows that left–right asymmetry is already established within a few hours after the onset of rotation by a subset of nodal cilia. Examination of various ciliary mutant mice shows that two rotating cilia are sufficient to initiate left–right asymmetric gene expression. Our results suggest the existence of a highly sensitive system in the node that is able to sense an extremely weak unidirectional flow, and may favour a model in which the flow is sensed as a mechanical force.
