Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
ショウジョウバエnumb遺伝子の機能が完全に喪失した胚は、前後軸に沿ってねじれる。野生型胚のクチクラは平たんだが、numb遺伝子の機能が完全に喪失した胚のクチクラは水疱状になることから、このクチクラは胚を拘束する力を失っており、表皮組織の形態形成の揺らぎが抑制されることなく蓄積して、前後軸のねじれが誘発されると予測した。そこで、本研究では、非細胞素材であるクチクラによる表皮組織形態の「拘束」によって、胚の前後軸が真っすぐに形成されるとする仮説を検証する。この目的を達成するために、(i)クチクラの異常が胚前後軸のねじれの原因かどうか、(ii)クチクラが胚のねじれを制約できるかどうかを検証する。
多くの動物のからだは、前後軸に沿って真っすぐである。このような高度の直線状構造が形成、維持される機構についてはよく理解されていない。研究代表者は、ショウジョウバエにおいて、初期発生で機能する母性遺伝子の遺伝的スクリーニングを実施し、母性効果を除いたホモ接合体胚が（以下、mobius strip（mobi）完全欠失胚とする）、前後軸を回転軸として「雑巾をしぼったように」ねじれる突然変異を同定した。この胚の神経系の形態がビウスの帯の様に見えることから、同定した突然変異を mobius strip と命名した。mobi 完全欠失胚表皮のクチクラ層が形成異常を示すことから、クチクラが胚表皮組織のねじれを物理的に制約しているという仮説を立てた。そこで、本研究では、この仮説を実施することを目的として実験を実施し、次の成果を得た。クチクラを可視化できるCalcofluor White 染色を用いて、mobi 完全欠失胚と野生型胚のクチクラを比較した。その結果、mobi 完全欠失胚が水疱状のクチクラに覆われていることがわかった。mobi 完全欠失胚のねじれが顕著になるのは、正常胚でクチクラが形成され始める発生ステージとほぼ一致していた。mobi 突然変異の責任遺伝子（mobi 遺伝子）の同定を試みた。mobi 遺伝子の母性効果を欠いた雌と、第二染色体左腕の欠失突然変異を有する雄を交配し、得られた次世代の胚が水疱状クチクラ表現型を示すかどうかを指標にして、mobi 遺伝子座の染色体上の位置の絞り込みを試みた。しかし、結果的に、水疱状クチクラ表現型を誘発する染色体欠失突然変異系統を見出すことはできなかった。この方法では、研究期間内に、mobi 遺伝子座が含まれる領域を欠失した染色体欠失突然変異を同定することは困難であると判断した。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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