ショウジョウバエ神経系の遺伝解析と・その分子生物学

• Project/Area Number: 62440089
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 分子遺伝学・分子生理学
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 堀田 凱樹 東京大学, 理学部, 教授 (30010036)
• Project Period (FY): 1987 – 1990
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1990)
• Budget Amount: ¥32,400,000 (Direct Cost: ¥32,400,000); Fiscal Year 1990: ¥4,000,000 (Direct Cost: ¥4,000,000); Fiscal Year 1989: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 1988: ¥5,300,000 (Direct Cost: ¥5,300,000); Fiscal Year 1987: ¥20,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000)
• Keywords: ショウジョウバエ / 神経系 / 遺伝解析 / 初代培養 / ニュ-ロン分化 / 中胚葉分化 / 初代細胞培養 / モノクロ-ン抗体 / P因子挿入 / エンハンサ-トラップ法 / 胚初代培養 / P因子 / ニューロン分化 / 突然変異 / 神経発生 / 初代培養系での神経分化

Research Abstract

(1)中枢神経系の各種ニユ-ロンを選択的かつ特異的に染め出すモノクロ-ン抗体を本年度までの研究によって多数作成し、ホ-ルマウント標本および切片標本でその特異性を詳しく検討した。その結果、(1)中枢神経系で特定の体節のみで左右1対または副数対のニュ-ロンのみを認識するモノクロ-ン抗体、(2)シナップス形成期および神経軸索伸長期に相当する胚期と蛹期にのみ特異的に、しかもシナップス形成場所に一致して発現する抗原など、多数の興味深いクロ-ンを見いだした。(2)第2染色体上に誘発した多数の致死遺伝子の中から神経系異常をもつ変異を同定し解析を行った。昨年に引続き胚細胞の初代培養系を利用し、それらの胚発生期の細胞分化を組織特異的モノクロ-ン抗体を用いて検定した。その結果、最も興味深いものとしては、中胚葉と神経外胚葉との分化のスイッチと思われる遺伝子の同定に成功した。これはこれまでに知られていない新しいタイプの分化決定遺伝子であり、胚細胞の初代培養によって調べたところ、筋パイオニア細胞は出現するが、その細胞でのmyoDの発現が認められないことを証明できた。また下にのべるエンハンサ-トラップ法によってこれらの遺伝子のアレルを誘発し、そのP因子内にあらかじめ挿入しておいた大腸菌のlacZ遺伝子の発現によって、当該遺伝子の組織・発生段階特異的発現の様式を解析した。(3)胚期のニュ-ロブラストの出現パタ-ンとその時間経過はこれまでの研究でかなり明らかとなっているが、蛹期のニュ-ロブラストの分化パタ-ンはまだあまり解析がされていない。そこで本年度は、蛹にブロモデオキシウリジン(BrdU)を投与して、分裂期のニュ-ロブラストへの取込みを酵素抗体法で検出する方法で、蛹期ニュ-ロブラストの分化を解析した。その結果、特に茸体に軸索を送る一群のニュ-ロンが他のニュ-ロブラストの分裂が終わった後も長期にわたって生まれ続けることを明らかにした。(4)いったん突然変異が誘発された場合に、より簡単にクロ-ニングを行えるようにするための単一P因子挿入タッギング法を開発・改良した。この方法を応用してP因子転移に伴う転移元および転移先の塩基配列の解析を行い、P因子タッギング法についての基礎デ-タを得た。(5)エンハンサ-トラップ法を導入し、中枢神経系や成虫原基の特定の細胞のみで遺伝子発現をおこすエンハンサ-のスクリ-ニングを行い、成虫原基の位置情報(Positional Information)のパタ-ンに良く一致した発現をするエンハンサ-を同定した。

Research Products

• [Publications] Wu,C.ーF.,Sakai,K.Hotta,Y.: "Giant Drosophila Neurons differentiated from cytoーkinesisーarrested embryonic neuroblasts." Journal of Neurobiology. 21. 499-507 (1990)
• [Publications] Suzuki,E.,Hirosawa,K.,Hotta,Y.: "Analysis of photoreceptor membrane turnover in a Drosophila visual mutant,<rdgA>___ー,by electron microscope autoradiography." Journal of Electronmicroscopy. 39. 50-53 (1990)
• [Publications] Yamada,T.,Takeuchi,N.Komori,H.,Kobayashi,Y.,Sakai,Y.,Hotta,Y.,Matsumoto,H.: "A 49ーkilodalton phosphoprotein in the Drosophila Photoreceptor is an arrestinーhomolog." Science. 248(4954). 483-486 (1990)
• [Publications] Toyoshima,S.,Matsumoto,N.,Wang,P.,Inoue,H.,Yoshioka,T.,Hotta,Y.,Osawa,T.: "Purification and partial amino acid sequences of phosphoinositideーspecific phospholipase C of Drosophila eye." Journal of Biological Chemistry. 265(25). 14842-14848 (1990)
• [Publications] Sakai,Y.,Okamoto,H.,Mogami,K.,Matsuo,H.,Hotta,Y.: "Heat shock gene activation by mutant actin is independent of myofibril degeneration in Drosophila muscle." Journal of Biochemistry. (1991)
• [Publications] Masai,I.,Hotta,Y.: "Genomic organization of a Drosophila phospholipase C,<norpA>___ー,and molecular lesions in two temperatureーsensitive mutants." Journal of Biochemistry. (1991)
• [Publications] 村松 正実 編,堀田 凱樹(共著): "医科分子生物学" 南江堂, 500 (1991)
• [Publications] H.Inoue,T.Yoshioka,Y.Hotta: "Diacylglycerol kinase defect in a Drosophila retina degeneration mutant,rdgA." J.Bill.Chem.264. 5996-6000 (1989)
• [Publications] C.F.Wu,K.Sakai,Y.Hotta: "Giant Drosophila neurons differentiated from cytokinesis-arrested embryonic neuroblasts." J.Neurobiol.(1990)
• [Publications] E.MatsumotoーSuzuki,K.Hirosawa,Y.Hotta: "Structures of the subrhabdomeric cisternae in the photoreceptor cells of Drosophila melanogaster." J.Neurocytol.18. 87-93 (1989)
• [Publications] K.Sakai,H.Okamoto,Y.Hotta: "Pharmacological characterization of sodium channels in the primary culture of individual Drosophila embryos." Cell Differ.& Development. 26. 107-118 (1989)
• [Publications] T.Yamada,Y.Hotta: "Localization of a protein phosphorylated by light stimulus in a Drosophila compound eye." Biomedical J.9. 437-442 (1989)
• [Publications] Y.Sakai,H.Okamoto,K.Mogami,T.Yamada,Y.Hotta: "Actin with tumor-related mutation isantimorphic in Drosophila muscle;Different modes of myofibrillar disruptions according to mutational positions." J.Biochem.(1990)
• [Publications] 日本分子生物学会編 堀田凱樹・岡田益吉編集: "シリ-ズ分子生物学の進歩9 ショウジョウバエの発生遺伝学" 丸善, 270 (1989)
• [Publications] Inoue,H.;Yoshioka,T.;Hotta,Y.: J.Biochem.103. 91-94 (1988)
• [Publications] Matsumoto,E.;Hirosawa,K.;Takagawa,K.;Hotta,Y.: Cell Tissue Res.252. 293-300 (1988)
• [Publications] Yoshihara,M.;Takasu,E.;Sakai,Y.;Hotta,Y.;Okamoto,H.: Proc.Jpn.Acad.(SerB). 64. 172-176 (1988)
• [Publications] Tanaka,Y.;Maruyama,K.;Mikawa,T.;Hotta,Y.: J.Biochem.104. 489-491 (1988)
• [Publications] Yamada,T.;Hotta,Y.: Biomed.Research. 9. 437-442 (1988)
• [Publications] Sakai,T.;Okamoto,H.;Hotta,Y.: Cell Different ＆ Dovelopment.
• [Publications] 堀田凱樹,岡田益吉 編: "シリーズ分子生物学の進歩9 ショウジョウバエの発生遺伝学" 丸善, (1989)
• [Publications] S. C. Fujita; H. Inoue; T. Yoshioka; Y. Hotta: Biochem. J.243. 97-104 (1987)
• [Publications] H. Okamoto; K. Sakai; S. Goto; E. Takasu-Ishikawa; Y. Hotta: Proc. Japan Acad. Sci. Ser B. LXIII. 284-288 (1987)
• [Publications] H. Inoue; T. Yoshioka; Y. Hotta: J. Biochem.103. 91-94 (1988)
• [Publications] K. Nakao; K. Isoda; K. Mogami; Y. Hotta: Develop. Growth & Differ.29. 393 (1987)
• [Publications] Y. Hotta; K. Nakao; K. Mogami: Cell Structure & Functions. (1988)
• [Publications] 堀田凱樹: 実験医学. 6. 9-12 (1988)
• [Publications] 村松正実 編 堀田凱樹: "医科分子生物学" 南江堂, 390 (1987)