中脳小脳形成を支配する相互誘導作用

• Project/Area Number: 10220207
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 岡本 仁 独立行政法人理化学研究所, 発生遺伝子制御研究チーム, チームリーダー (40183769)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 邦夫 三菱化学生命科学研究所, プロジェクト6, 研究員
• Project Period (FY): 1998 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥44,700,000 (Direct Cost: ¥44,700,000); Fiscal Year 2003: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000); Fiscal Year 2002: ¥5,000,000 (Direct Cost: ¥5,000,000); Fiscal Year 2001: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000); Fiscal Year 2000: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000); Fiscal Year 1999: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000); Fiscal Year 1998: ¥7,500,000 (Direct Cost: ¥7,500,000)
• Keywords: ゼブラフィッシュ / 中脳・後脳境界部 / LIM領域 / ホメオドメイン / Differential Display / 視蓋 / 小脳 / Fgf / 後脳 / 神経管形成 / LIM / ホメオドメイン蛋白 / lslet-3 / 分化誘導因子 / サブトラクション / 中脳 / Ordered Differential display / Islet-3 / ディファレンシャルディスプレー / 中脳形成 / 中脳・後脳境界 / diffential display / 領域特界化 / 中脳分化 / 中脳後脳境界部 / ディファレンシャルディスプレイ / 小脳分化

Research Abstract

我々はゼブラフィッシュ胚で、中脳と中脳・後脳境界部に由来する視蓋と小脳の発生を制御するIslet-3下流で働く新規因子群の探索を行い、2種類の新規蛋白を同定した。視蓋及びMHB形成におけるCnpy1の働きを明らかにするためにアンチセンスモルフォリノオリゴによるノックダウン実験を行ったところ、視蓋の低形成及びMHBの形成が見られなくなることが分かった。視蓋及びMHBの形成にはFgf8が重要な役割を担っていることが知られている。そこで、Fgf8とCnpy1との関連を探るためにFgfシグナルを媒介するリン酸化型(活性型)Erk量について調べてみたところ、cnpy1ノックダウン胚において活性型Erkが減少していることが分かった。正常胚の中脳胞前方付近にFgf8に浸したビーズを埋め込むと、ビーズから拡散したFgf8によって異所的なengrailed2a(eng2a)の発現が中脳胞全体的に誘導される。同様の実験をcnpy1ノックダウン胚において行ったところ、異所的なeng2aの発現がほとんど見られなくなることが分かった。また、Fgf受容体の細胞内ドメインのみからなり、薬剤(AP20187)処理によって二量体化することでFgfシグナルを活性化できるiFGFR1によってもeng2aの異所的な発現を誘導することができる。この実験をcnpy1ノックダウン胚において行ったところ、ビーズ実験の時とは異なり正常胚と同様にcnpy1ノックダウン胚においても異所的なeng2aの発現を誘導することができた。これらの結果から、Cnpy1はFgfシグナルに直接的に関与する因子であり、細胞外で働いていると考えられる。Cnpy1はFgfあるいはFgf受容体と相互作用することでFgfシグナルを促進する働きを担っていると思われる。

Research Products

• [Publications] 岡本仁, 植村修: "運動神経細胞の特異化とIslet-1ファミリー"蛋白質 核酸 酵素. 49(3). 241-246 (2004)
• [Publications] 和田浩則, 岩崎美樹, 岡本仁: "突然変異単離による神経発生機構の遺伝的解析"神経研究の進歩. 47(6). 814-822 (2003)
• [Publications] 和田浩則, 岡本仁: "後脳の顔面運動神経細胞の移動機構"実験医学(増刊):脳・神経研究2004. 21(17). 30-36 (2003)
• [Publications] 安藤秀樹, 古田寿昭, 岡本仁: "新規ケージド技術を用いた遺伝子の光によるスイッチオン/オフ技術"生化学. 75(9). 1251-1254 (2003)
• [Publications] 岡本仁(浅島 誠 編): "動物の形作り:その最前線と新展開(第17回「大学と科学」公開シンポジウム口演収録集)"(株)クバプロ. 207 (2003)
• [Publications] 岡本仁, 平手良和, 安藤秀樹: "中脳・小脳分化における相互的誘導作用の分子機構を探る"実験医学. 20. 667-675 (2002)
• [Publications] 岡本仁: "ヒトゲノム解読のロゼッタストーン: ゼブラフィッシュとフグのゲノム情報"生体の科学. 53. 551-559 (2002)
• [Publications] 岡本仁: "脳の発生・分化・可塑性、シリーズ・バイオサイエンスの新世紀 御子柴、清水、日本生化学会編"共立出版. 204 (2002)
• [Publications] Segawa, H., Miyashita, T., Hirate, Y., Higashijima, S., Chino, N., Y, Uyemura, K., Kikuchi, Y., Okamoto, H.: "Functional Repression of lslet-1 by Disruption of Comprex with Ldb lmpairs Prepheral Axonal Outgrowth in Embryonic Zebrafish"Neuron. 30. 423-436 (2001)
• [Publications] Hirate, Y., Mieda, M., Harada, T., Yamasu, K., Okamoto, H.: "Identification of ephrin-A3 and novel genes specific to the midbrain-MHB in embryonic zebrafish by ordered differential display"Mechanisms of Development. 107. 83-96 (2001)
• [Publications] Ando, H., Furuta, T., Tsien, R. Y., Okamoto, H.: "Photo-mediated gene activation using caged RNA/DNA in zebrafish embryos"nature genetics. 28. 317-325 (2001)
• [Publications] Saito,T.,Hascilowicz,T.,Ohkido,I.,Kikuchi,Y.,Okamoto,H.,Hayashi,S.,Murakami,Y.,and Matsufuji,S.: "Two zebrafish (Danio rerio) antizymes with expression and activities."Biochem.J.. 345. 99-106 (2000)
• [Publications] Masai,I.,Okamoto,H.,and Wilson,S.W.: "Midline signals regulate retinal neurogenesis in zebrafish."Neuron. 27. 251-263 (2000)
• [Publications] Yeo,S,-Y.,Little,M.H.,Yamada,T.,Miyashita,T.,Halloran M.C,Kuwada,J.Y.,Huh T.-L.,Okamoto,H.: "Overexpression of a Slit Homologue Impairs Convergent Extension of the Mesoderm and Causes Cyclopia in Embryonic Zebrafish."Devel.Biol.. 230. 1-17 (2001)
• [Publications] Izsvak, Z., et al: "Short inverted-repeat transposable elements in teleost fish and implications for a mechanism of their amplification"Journal of Molecular Evolution. 48. 13-21 (1999)
• [Publications] Mieda, M., et al: "Compartmentalized expression of zebrafish ten-m3 and ten-m4, homologues of the Drosophila ten^m/odd Oz gene, in the central nervous system"Mechanisms of Development. 87. 223-227 (1999)
• [Publications] Feinstein, Y., et al: "F-spondin and mindin : two structurally and functionally related genes expressed in the hipocampus that promote outgrowth of embryonic hippocampal neurons"Development. 126. 3637-3648 (1999)
• [Publications] Higashijima, S., et al: "Visualization of cranial motor neurons in live transgenic zebrafish expressing GFP under the control of the Islet-1 promoter/enhancer"The Journal of Neuroscience. 20(1). 206-218 (2000)
• [Publications] 岡本 仁: "ゼブラフィッシュのHox遺伝子から見た脊椎動物の進化と多様化"生体の科学. 49. 546-554 (1999)
• [Publications] 岡本 仁 他: "Islet-1ファミリーと神経系の分化〜ゼブラフィッシュを用いた神経系分化機構の研究"蛋白質核酸酵素. 45(3). 233-240 (2000)
• [Publications] 岡本 仁: "脳と神経(分子神経生物科学入門 金子、川村、植村 編)"共立出版. 363 (1999)
• [Publications] 和田 浩則: "脳・神経研究のための分子生物学技術講座(小幡、井本、高田編)"文光堂. 188 (2000)
• [Publications] Kikuchi, Y., Segawa, H., Tokumoto, M., Hotta, Y., Uyemura, K., and Okamoto, H.: "Islet-3 in the regional specification of the brain." pp108-114 in Neural Development Uyemura, K., Kawamura, K., Yazaki, T., eds., Springer.108-114 (1998)
• [Publications] Higashijima, S., Okamoto, H., Ueno, N., Hotta, Y., and Eguchi, G.: "High-frequency generation of transgenic zebrafish which reliably express GFP in whole muscles or the whole body by using prooter of zebrafish origin." Developmental Biology. 192. 289-299 (1998)
• [Publications] Higashijima, S., Nose, A., Eguchi, G., Hotta, Y., and Okamoto, H.: "Mindin/F-spondin family:novel ECM proteins expressed in the zebrafish embryonic axis." Developmental Biology. 192. 211-227 (1997)
• [Publications] 岡本 仁: "ゼブラフィッシュのHox遺伝子から見た脊椎運動の進化と多様化" 生体の科学. 49. 546-554 (1998)