体節中胚葉の増殖と初期分化

• Project/Area Number: 12145201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institutes of Natural Sciences Okazaki Research Facilities (2004); Okazaki National Research Institutes (2002-2003); Kyoto University (2000-2001)
• Principal Investigator: 高田 慎治 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(岡崎共通研究施設), 岡崎統合バイオサイエンスセンター, 教授 (60206753)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 越田 澄人 基礎生物学研究所, 分子発生学研究部門, 助手 (40342638)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥58,200,000 (Direct Cost: ¥58,200,000); Fiscal Year 2004: ¥10,300,000 (Direct Cost: ¥10,300,000); Fiscal Year 2003: ¥13,900,000 (Direct Cost: ¥13,900,000); Fiscal Year 2002: ¥17,000,000 (Direct Cost: ¥17,000,000); Fiscal Year 2001: ¥17,000,000 (Direct Cost: ¥17,000,000)
• Keywords: 発生 / 形態形成 / 体節 / 突然変異体 / 遺伝学 / 分節 / FGF / フィブネロクチン / 大節 / 中胚葉 / スクリーニング / ゼブラフィッシュ / ポジショナルクローニング / モルフォリノアンチセンスRNA / Wnt / マウス / 増殖 / 細胞間相互作用

Research Abstract

本研究では体節の形成と維持の機構を解明することを目的として、そこに関与する遺伝子の探索と機能解析を2つのアプローチにより行ってきた。その一つはゼブラフィッシュの体節前駆細胞に特異的に発現する遺伝子の探索とその機能解析である。我々はこれまでにin situhybridizationにより、ゼブラフィッシュの体節前駆細胞に特異的に発現する遺伝子を数多く同定してきたが、今年度の研究から、その一つであるher13.2遺伝子は体節の周期性の確立に重要な働きをすることが示された。体節の周期性の確立には分節時計と呼ばれるNotchシグナル伝達系と転写因子Hairy(her)から形成される負のフィードバックループが中心的な役割を果たしており、その維持はFgfやWntなどの分泌性シグナルにより行われている。her13.2遺伝子は体節前駆細胞においてFGFシグナルにより発現が誘導され、しかもその機能阻害実験から分節時計の形成に必須であることが明らかになった。さらに、分節時計の心臓部であるHer1タンパク質と結合し分節時計を協調的に制御することが示された。以上の結果から、FGFシグナルによる分節時計の維持のしくみを理解する上で鍵となる分子の実体とその機能が明らかになった。
一方、この研究と平行して、我々は体節の形成に異常をきたす突然変異体を複数系統樹立してきた。我々はそのような突然変異体の中に頭部側数体節の体節境界の維持に異常を呈するものがあることを見い出し、その原因遺伝子の同定を行った結果、IntegrinとFibronectinが体節境界の維持に必要であることを明らかにした。さらに、体節境界に面した細胞の上皮化がその維持には深く関わっていた。以上の結果から、体節の周期性が確立された後に、形態的に明瞭な境界が形成されるプロセスが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Gene trap screening as an effective approach for identification of Wnt-responsive genes in the mouse embryo (2005)
  • Author(s): Yamaguchi Y(他4名)
  • Journal Title: Dev.Dyn. (印刷中)
• [Journal Article] Wnt proteins promote neuronal differentiation in neural stem cell (2004)
  • Author(s): Muroyama Y, Kondoh H, Takada S.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. 313 Pages: 915-921
• [Journal Article] Anteriorization of neural fate by inhibitor of beta-catenin and T cell factor (ICAT), a negative regulator of Wnt signaling. (2004)
  • Author(s): Satoh K(他10名)
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. 101 Pages: 8017-8021
• [Journal Article] Cellular FLIP inhibits beta-catenin ubiquitylation and enhances Wnt signaling. (2004)
  • Author(s): Naito M(他13名)
  • Journal Title: Mol Cell Biol. 24 Pages: 8418-8427
• [Journal Article] Laminar patterning in the developing neocortex by temporally coordinated fibroblast growth factor signaling. (2004)
  • Author(s): Hasegawa H(他7名)
  • Journal Title: J Neurosci 24 Pages: 8711-8719
• [Journal Article] Zebrafish maternal-effect mutations causing cytokinesis defect without affecting mitosis or equatorial vasa deposition. (2004)
  • Author(s): Kishimoto, Y., Koshida, S., Furutani-Seiki, M., Kondoh, H.
  • Journal Title: Mech.Dev. 121 Pages: 79-89
• [Publications] Fujino T 他: "Low-density lipoprotein receptor-related protein 5(LRP5) is essential for normal cholesterol metabolism and glucose-induced insulin secretion."Proc Natl Acad Sci U S A.. 100. 229-234 (2003)
• [Publications] Oishi I 他: "The receptor tyrosine kinase Ror2 is involved in non-canonical Wnt5a/JNK signalling pathway."Genes Cells. 8. 645-654 (2003)
• [Publications] Nakagawa S 他: "Identification of the laminar-inducing factor : Wnt-signal from the anterior rim induces correct laminar formation of the neural retina in vitr"Dev Biol.. 260. 414-425 (2003)
• [Publications] Muroyama Y 他: "Wnt proteins promote neuronal differentiation in neural stem cell culture"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 313. 915-921 (2004)
• [Publications] Yamanaka H 他7名: "JNK functions in the non-canonical Wnt pathway to regulate convergent extension movements in vertebrates"EMBO Rep.. 3. 69-75 (2002)
• [Publications] Muroyama Y 他4名: "Wnt signaling plays an essential role in neuronal specification of the dorsal spinal cord"Genes Dev.. 16. 548-553 (2002)
• [Publications] Ohbayashi, N. 他6名: "Fgf18 is required for cell proliferation and differentiation during osteogenesis and chondrogenesis"Genes Dev.. 16. 870-879 (2002)
• [Publications] Ueda Y 他6名: "Wnt/beta-catenin signaling suppresses apoptosis in low serum medium and induces morphologic change in rodent fibroblasts"Int J Cancer. 99. 681-688 (2002)
• [Publications] Jimbo T 他6名: "Identification of a link between the tumour suppressor APC and the kinesin superfamily"Nat Cell Biol.. 4. 323-327 (2002)
• [Publications] Ikeya, M., Takada, S.: "Wnt-3a is required for somite specification along anteroposterior axis of the mouse embryo and regulates cdx-1 expression"Mech. Dev.. 103. 27-33 (2001)
• [Publications] Mao.J., Wang, J., Liu, B., Pan.W., Farr.G.H., Flynn, C., Yuan, H., Takada, S., Klmelman.D., Li, L, Wu, D.: "Low-density lipoprotein receptor-related protein-5 binds to axin and regulates thecanonical wnt signaling pathway"Mol. Cell. 7. 801-809 (2001)
• [Publications] Nomi M., Oisni I., Kani S., Suzuki H., Matsuda T., Yoda A., Kitamura M., Itoh K., Takeuchi S., Takeda K., Akira S., Ikeya M., Takada S., Minami Y.: "Loss of mRor1 enhances the heart and skeletal abnormalities in mRor2-deficient mice : Redundant and pleiotropic functions of mRor1 and mRor2 receptor tyrosine kinases"Mol. Cell. Biol.. 21. 8329-8335 (2001)
• [Publications] Hino, S.-I., Kishida, S., Michiue, T., Fukui, A., Sakamoto, I., Takada, S., Asashima, M., Kikuchi, A.: "Inhibition of the Wnt signaling pathway by Idax, a novel Dvl-binding protein"Mol. Cell. Biol.. 21. 330-342 (2001)
• [Publications] Muroyama Y, Fujihara M, Ikeya M, Kondoh H, Takada S: "Wnt signaling plays an essential role in neuronal specification of the dorsal spinal cord"Genes Dev.. 16. 548-553 (2002)
• [Publications] Ohbayashi.N., Shibayama, M., Kurotaki, Y., Imanishi.M., Fujimori, T., Itoh, N., Takada, S.: "Fgf18 is required for cell proliferation and differentiation during osteogenesis and chondrogenesis"Genes Dev.. (in press).
• [Publications] Takeda,K.,Yasumoto,K,Takada,R.,Takada,S.,Watanabe,K.,Udono,T.,Saito,H.,Takahashi,K.,Shibahara,S.: "Induction of melanocyte-specific microphthalmia-associated transcription factor by Wnt-3a"J.Biol.Chem.. 275. 14013-14016 (2000)
• [Publications] Takeuchi,S.,Takeda,K.,Oishi,F.,Nomi,M.,Ikeya,M.,Itoh,K.,Tamura,S.,Ueda,T.,Hatta,T.,Otant,H.,Terashima,T.,Takada,S.,Yamamtira,H.,Akira,S.& Miriami,Y.: "Mouse Ror2 receptor tyrosine kinase is required for the heart development and limb formation."Genes Cells. 5. 71-78 (2000)
• [Publications] sakamoto,I.,Kishida,S.,Fukui,A.,Kishida,M.,Yamamoto,H.,Hino,Si.,Michiue,T.,Takada,S.,Asashima,M.,& Kikuchi,A.: "A novel beta-catenin-binding protein inhibits beta-catenin-dependent tcf activation and axis formation."J Biol Chem.. 275. 32871-32878 (2000)
• [Publications] Hinot,T.,Yamamoto,H.,Kishida,M.,Takada,S.,Kishida,S.,& Kikuchi,A.: "Complex Formation of Adenomatous Polyposis Coli Gene Product and Axin Facilitates Glycogen synthase Kinase-3 beta-dependent Phosphorylation of beta-Catenin and Down-regulates beta-Catenin."J Biol.Chem.. 275. 34399-34406 (2000)
• [Publications] Hino,S.-1.,Kishida,S.,Michiue,T.,Fukui,A.,Sakamoto,I.,Takada,S.,Asashima,M.& Kikuchi,A.: "Inhibition of the Wnt signaling pathway by Idax, a novel Dvl-binding protein."Mol.Cell.Biol.. 21. 330-342 (2001)
• [Publications] Ikeya,M.& Takada-.S: "Wnt-3a is required for somite specification along anteroposterior axisof the mouse embryo and regulates cdx-1 expression."Mech.Dev.. (in press).