分子時計による分節性の成立機構

• Project/Area Number: 12145204
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 相賀 裕美子 国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 教授 (50221271)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 雄 国立医薬品食品衛生研究所, 毒性部, 主任研究官 (60321858)
• Project Period (FY): 2000 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥75,600,000 (Direct Cost: ¥75,600,000); Fiscal Year 2004: ¥14,100,000 (Direct Cost: ¥14,100,000); Fiscal Year 2003: ¥13,900,000 (Direct Cost: ¥13,900,000); Fiscal Year 2002: ¥23,800,000 (Direct Cost: ¥23,800,000); Fiscal Year 2001: ¥23,800,000 (Direct Cost: ¥23,800,000)
• Keywords: 体節形成 / Mesp2 / Dll1 / 分節境界 / Notchシグナル / 前後極性 / Lunatic Fringe / Dll3 / ノックアウトマウス / Tbx6 / mespb / 境界形成 / Notchシグナル系 / 分子時計

Research Abstract

脊椎動物の分節性(繰り返しパターン)の形成及び、分節境界の形成に関わる分子機構を解析した。未分節中胚葉後方ではNotchシグナル関連分子が分節クロックとして、振動していることがわかっていたが、Notchのシグナルそのものが振動している証拠はなかった。我々は活性化したNotch分子のみを特異的に認識する抗体を用いて未分節中胚葉を解析したところ、後方部で確かにNotchシグナル自身が振動しており、それが未分節中胚葉前方部で安定化することを見出した。そのNotchシグナルはDll1-KOマウスでは消失し、Lunatic fringe (L-Fng)-KOマウスでは逆に活性が上昇しているとともに、振動も見られなかった。よって後方部におけるNotchシグナルはDll1により誘導され、L-Fngにより負の制御を受けていると考えられる。一方、Mesp2-KOマウスでは前方部のNotchシグナルが安定化せず、分節境界が形成されないことをわかった。NotchシグナルとMesp2シグナルの関係を分節境界形成過程で詳細に調べた結果、Notchシグナルは分節境界においてMesp2により抑制されることによりNotchシグナルの境界面が形成されこれが将来の分節境界を形成することがわかった。またこのときMesp2はL-Fngを誘導しており、それがNotch活性の抑制に寄与すると考えた。したがって、Mesp2はこれまで明らかにしてきた体節の前後極性の形成に加えて分節境界の形成に関わる非常に重要な転写因子であることが明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Differential contributions of Mesp1 and Mesp2 to the epithelialization and rostro-caudal patterning of somites. (2005)
  • Author(s): Takahashi Y et al.
  • Journal Title: Development 132 Pages: 787-796
• [Journal Article] Mouse Nkd1, a Wnt antagonist, exhibits oscillatory gene expression in the PSM under the control of Notch signaling (2004)
  • Author(s): Ishikawa A et al.
  • Journal Title: Mechanism of Development 121 Pages: 1443-1453
• [Publications] Takahashi Y, Inoue T, Gossler A, Saga Y: "Feedback loops comprising Dll1, Dll3 and Mesp2, and differential involvement of Psen1 are essential for rostrocaudal patterning of somites."Development. 130. 4253-4268 (2003)
• [Publications] Ohara, O: "Characterization of size-fractionated cDNA libraries generated by the in vitro recombination-assisted method"DNA Res.. 9. 47-57 (2002)
• [Publications] Rhee, J: "The protocadherin papc is involved in the organization of the epithelium along segmental border during mouse somitogenesis"Dev Biol.. 254. 248-261 (2003)
• [Publications] 武田洋幸: "脊椎動物の分節-位置情報と境界形成のメカニズム"細胞工学. 21. 486-492 (2002)
• [Publications] Koizumi K: "The role of Presenilin1 during somite segmentation"Development. 128. 1391-1402 (2001)
• [Publications] Haraguchi S: "Transcriptional regulation of Mesp1 and Mesp2 genes : differential usage of enhancers during development"Mechnism of Development. 108. 59-69 (2001)
• [Publications] Saga Y: "The making of the somite : Molecular events in vertebrate segmentation"Nature reviews genetics.. 2. 835-845 (2001)
• [Publications] 相賀裕美子: "Notchシグナルを介した体節の分節機構"医学のあゆみ. 199(13). 891-896 (2001)
• [Publications] Nomura-Kitabayashi A: "Hypomorphic Mesp allele distinguishes establishment of rostrocaudal polarity and segment border formation in somitegenesis"Development. (in press). (2002)
• [Publications] Sawada,A: "Zebrafish Mesp family genes, mesp-a and mesp-b are segmentally expressed in the presomitic mesoderm, and Mesp-b confers the anterior identity to the developing somites"Development. 127. 1691-1702 (2000)
• [Publications] Kitajima,S: "MesP1 and MesP2 are essential for the development of cardiac mesoderm"Development. 127. 3215-3226 (2000)
• [Publications] Takahashi,Y: "Mesp2 initiates somite segmentation through the Notch signalling pathway"Nature Genetic. 25. 390-396 (2000)
• [Publications] Sawada,A: "Zebrafish somitogenesis-roles of mesp-and hairy-related genes."蛋白・核酸・酵素. 45. 2738-2744 (2000)
• [Publications] Koizumi,K: "The role of Presenilin 1 during somite segmentation."Development. (in press).
• [Publications] 高橋雄: "マウス体節形成とNotchシグナル"細胞工学. 19. 1434-1437 (2000)