プラナリアの領域特異性の決定と頭部、咽頭の再生

• Project/Area Number: 08254217
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 渡辺 憲二 姫路工業大学, 理学部, 教授 (00079691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 織井 秀文 姫路工業大学, 理学部, 助手 (70211836) ; 阿形 清和 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (70167831)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000); Fiscal Year 1996: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: プラナリア / Hox遺伝子 / Otx遺伝子 / 動物の前後軸 / 脳の領域決定 / 再生

Research Abstract

再生能力の強いプラナリアの分子生物学を進めるために、Hox遺伝子など領域を決定する遺伝子や、組織特異的遺伝子の検索を進めてきた。本研究では、プラナリアに対するin situ hybridization(以下、in situ法)を確立し、形態形成に関わる遺伝子発現の形態的側面を報告する。
I.同定したプラナリアの7種のHox遺伝子群のうち、RT-PCRで調べた結果、2種の発現は正常虫の尾部に高く、頭部に低い勾配をなすことがわかっている。改善されたin situ法によって、正常虫でのHox遺伝子の発現はPT-PCRで予測されたパターンであると確認された。また、頭部と尾部を除去した再生虫では、頭部再生芽ではHox遺伝子の発現はなく、尾部再生芽において、切断2日目には発現が強まることが判明した。
II.動物の脳の領域指定に働くOtxとOtpのプラナリアのホモログを検索し、プラナリアOtx1, Otx2そしてOtp遺伝子がえられた。in situ法から、Otx1は脳の内側、Orx2は脳の外側そしてOtpは脳突起を含むさらに外側で発現していた。頭部神経節とも表現されるプラナリア脳が遺伝子発現からみて確かに脳であり、プラナリア脳も領域化されていることが判明した。
III.プラナリアの体の構造遺伝子の発現から、互いに重ならない領域に区分できる。頭部はPC2 (prohormone converting enzyme)遺伝子の発現、咽頭領域は咽頭特異的なMHC (myosin heavy chain)遺伝子の発現、尾部はPN5 (mucous core protein)遺伝子の3本ストライプ状の発現によって特徴づけられる。プラナリア尾部断片からの再生において、尾部のPN5の発現領域に重なるようにMHCの発現が始まり、その前方でPC2の発現が始まった。頭部片からの再生においても、頭部領域に重なるように後方の領域が再生してきた。プラナリアの再生過程では、古い組織や細胞の存在とは独立して、新しい位置価の指定、それに基づく全能性の新生細胞の分化が起こると推定される。