Progenitor potential or endocycle

年末、大阪へ向かう新幹線の中で読んでいた論文。一応。

Specification of differentiated adult progenitors via inhibition of endocycle entry in the Drosophila trachea.  Cell Reports 9: 859–865.

A population of Drosophila adult tracheal progenitor cells arises from differentiated cells of the larval main trachea that retain the ability to reenter the cell cycle and give rise to the multiple adult tracheal cell types.  These progenitors are unique to the second tracheal metamere as homologous cells from other segments, express fizzy-related (fzr), the Drosophila homolog of CDH1 protein of the APC complex, and enter endocycle and do not contribute to adult trachea.  Here, we examine the mechanisms for their quiescence and show that they reenter the cell cycle by expression of string/cdc25 through ecdysone.  Furthermore, we show that preventing endocycle entry is both necessary and sufficient for these tracheal cells to exhibit markers of adult progenitors, thus modifying their genetic program.  Finally, we show that Hox-mediated regulation of fzr expression is responsible for progenitor identity and thus specifies a group of differentiated cells with facultative stem cell features.

お話の内容は、この graphical abstract に示されている通り。Drosophilaのadult tracheaは、larval tracheaの一部（second tracheal metamere）にあるadult tracheal progenitor cellsが、3rd instar以降に増殖分化してlarval cellsをreplaceすることによって形成される。このadult progenitor（diploid）以外のlarval tracheaの細胞達は、基本的にみんなendocycleによってpolyploidになっておりadult tracheaにはcontributeしない。larval cellsのendocycleはFzr（CDH1）によって制御されており、Fzrは部域特異的なHox geneによって発現調節されている。また、3rd instarにおけるprogenitor cellsのmitotic reentryはecdysoneによるStg（Cdc25）のupregulationが直接のトリガーとなっている。

Fzr overexpressionによってprogenitor cellsにectopic endocycleを誘導すると、adult progenitor markerであるHbcの発現が抑制されるし、逆にFzr knockdownによってlarval cellsにectopic mitosisを誘導すると、Hbcの発現が促される。ところが、Stgのectopic activationによってlarval cellsにmitosisを誘導してもHbcの発現は起こらないんやね。つまり、cell cycleとprogenitor potentialの両方をFzrが別々に制御しているということになる。ちょっとややこしいけど、まぁ基本的にはFzrの働きのよって一旦エンドサイクルに入ってしまうとprogenitor potentialを失うということになるかな。

「These results indicate that restricting polyploidy is a means to keep a group of differentiated cells with facultative stem cell features.」

エエ感じやとは思うんやけど、Fzr knockdownによってpolyploidのlarval cellsにもmitosisを誘導することができて、この時それにともなってHbcの発現も起こり始めるんよね。ふむ。。。。。

「Thus, as is the case of the Drosophila tracheal adult progenitors, also in other systems a shift between the endocycle and mitotic modes of division may be linked to a change in the genetic programs of cells in development and in disease.」