脊椎動物神経冠におけるHox遺伝子発現進化の分子メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	12026219
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	和田洋京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60303806)
Project Period (FY)	2000
Project Status	Completed (Fiscal Year 2000)
Budget Amount *help	¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000) Fiscal Year 2000: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Keywords	Hox / エンハンサー / AP2 / ナメクジウオ / ホヤ / 神経冠 / レチノイン酸
Research Abstract	脊椎動物においてHox遺伝子がどのようにして神経冠やプラコードでの新たな発現を獲得したかを調べた。AmphiHox1の3'側にあるDNA断片1Aにはレチノイン酸からのシグナルに応答し、神経冠及び神経管での発現を活性化するエレメントがあることがわかっていた。したがって、神経冠での新しい発現の獲得は、レチノイン酸に応答するシステムが神経冠で新たな機能を獲得したことによって進化したと考えられた。一方、AmphiHox3の5'側にはレチノイン酸に応答して神経管でのみ発現を活性化するエレメントがあることから、神経冠での新しい発現は単純にレチノイン酸レセブターが神経冠での機能を獲得した結未ではなく、レチノイン酸レセプターと協同して発現を制御する別の因子が複数あり、そのうちの二つが脊椎動物で神経冠での発現の制御にリクルートされたと考えられる。このような因子の候補に、脊椎動物のHoxa-2の神経冠での特異的な発現に関わうているAP2が挙げられる。このAP2がホヤやナメクジウオでもHox遺伝子の制御に関わっていれば、AP2の神経冠での新たな発現の進化がHox遺伝子の神経冠での新しい発現を可能にしたと考えられる。そこで、ホヤのAP2遺伝子を単離し、発現を詳細に調べたところ、この遺伝子の発現は原腸胚期に表皮全体で始まり、神経管が閉じてくるに従って神経管と接する表皮で発現が活性化されることがわかった。この発現パターンは神経冠の起源がホヤの神経管に接する表皮にあるという仮説を支持する。しかし、Hox遺伝子の発現とはほとんどオーバーラップしないととから、Hox遺伝子の発現に関わっているとは考えにくく、別の因子が神経冠の新しい発現に関わっていると結論された。