クダクラゲの群体形成における発生調節遺伝子の役割

Research Project

Project/Area Number	22K20662
Research Category	Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	0703:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	小口晃平東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (50966249)
Project Period (FY)	2022-08-31 – 2024-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000) Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	クダクラゲ / 群体形成 / 個虫分化 / 発生調節遺伝子 / パターン形成 / 幹細胞 / ヨウラククラゲ / 群体発生 / ツールキット遺伝子
Outline of Research at the Start	刺胞動物ヒドロ虫綱クダクラゲ目では、形態と機能が分化した個虫が適材適所に配置されることで、ひとつの個体のように振舞う「群体」が作られる。群体全体が個体のように振る舞うためには個虫を適所に配置する仕組みは必須となるが、その仕組みは未だ謎に包まれている。これまでの解析により、クダクラゲの個虫出芽領域では、発生ツールキット遺伝子が特異的に発現することを見出している。そこで本研究では、これらの発生ツールキット遺伝子の詳細な発現局在を調べるとともに、遺伝子機能解析を試み、個虫が出芽する位置や個虫の形態への影響を評価することによって、クダクラゲの群体における「適材適所を実現する仕組み」の解明を目指す。
Outline of Annual Research Achievements	刺胞動物ヒドロ虫綱クダクラゲ目では、形態と機能が特殊化した個体（個虫）が適材適所に配置されることで、ひとつの個体のように振る舞う群体を形成する。しかし役割が異なる個虫を適材適所に配置するメカニズムは不明である。本研究ではクダクラゲの群体形成メカニズムを解明するために、個虫の出芽領域を対象とした網羅的遺伝子発現解析を行い、さらに得られた候補遺伝子を対象に詳細な遺伝子発現局在の調査と、遺伝子機能解析を実施した。これまでの申請者の解析により、クダクラゲの個虫出芽領域では、後生動物の発生過程で体の領域化や器官形成に関わるHox遺伝子などの発生調節遺伝子が特異的に発現することを見出していた。そこで2024年度は前年度に引き続き研究材料種であるヨウラククラゲの採集と、in situ hybridizationによる発生調節遺伝子の遺伝子発現局在、さらにRNAiによる遺伝子機能解析を実施した。本年度はヨウラククラゲの漂着数が極端に少なかったため、十分な遺伝子機能解析を行うことができなかった。そこで前年度に収集した固定サンプルを用いin situ hybridizationを実施した。その結果、発生調節遺伝子が出芽領域だけでなく、個虫の体軸に沿った発現を示しことを明らかとした。そこで個虫を対象としたさらなる網羅的遺伝子解析を実施し、個虫毎に発生調節遺伝子の発現動態が異なることを明らかにした。また、先進ゲノム支援の支援を受けsingle-cell RNAを実施し、幹細胞分化および個虫出芽における発生調整遺伝子との関連を調査した。今後、これらの成果をまとめ国際学術誌への投稿を目指す。