2013 Fiscal Year Annual Research Report
カメの甲の新規形態パターンをもたらした発生機構の変化
| Project Area | Genetic bases for the evolution of complex adaptive traits |
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| Project/Area Number |
22128003
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
倉谷 滋 独立行政法人理化学研究所, 発生・再生科学総合研究センター, グループディレクター (00178089)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 直樹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (10536121)
PASCUAL JUAN 独立行政法人理化学研究所, 発生・再生科学総合研究センター, 研究員 (30594098)
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| Project Period (FY) |
2010-06-23 – 2015-03-31
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| Keywords | 進化 / 発生 / ゲノム / バイオインフォマティクス / 脊椎動物 / カメ |
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| Research Abstract |
カメの甲およびそれに付随する筋骨格系のパターンは、この系統の共有派生形質であり、脊椎動物の進化史における新規形質とも目される。我々のグループは、この形質の獲得を導いた発生機構の変化、およびその背景となるゲノムレベルでの進化を明らかにすることを目指している。平成25年度は、スッポン(Pelodiscus sinensis)のゲノム解読をもとにした成果を論文として出版し(Nat Genet)、その中で(1)カメの系統が約2億6800ー4800万年前（後期ペルム紀ー前期三畳紀）に主竜類から分岐したこと、(2)胚発生でカメの背甲の外側縁、甲稜にWnt5aが発現すること、(3)カメ特異的な発生プログラムは脊椎動物の基本設計が揃うファイロティピック期の後に発動すること等を報告した。加えて、(4)スッポン背甲の骨形成過程を詳細に観察することにより、縁辺部以外の背甲骨格は肋骨と椎骨が変形した内骨格要素のみからなること、 (5)背甲骨格の形態学的特徴の一部はカメの姉妹群に当たる化石種にも備わっていた可能性を報告した(Nat Commun)。現在、須磨海浜水族園の協力の下、スッポン以外のカメ胚を得、胚発生において肋骨原基が傍軸部に停まり体壁部に侵入しない現象(axial arrest) についても解析を進めている。その結果、他のカメ類と異なり、スッポンでは鱗板や縁辺部の背甲骨格要素は二次的に失われているため、そのような付属構造の影響を除いて甲の発生過程を分析するのにスッポンはむしろ適しているということがあらためて示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度までに予想以上のスピードでカメゲノム解読プロジェクトが完了し、カメ特有の胚発生過程に関して比較形態学上の新発見が相次いだため、計画以上の成果を得ることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
よりゲノムに焦点を当てた研究を展開する。まず、スッポン胚における甲稜と他の組織の間、およびスッポン胚と他の羊膜類（ニワトリ等）の胚における各組織間において、比較トランスクリプトーム解析を進め、甲稜の発生を司る分子を特定、その発生機構がco-optionにより獲得された可能性の検証を試みる。また、甲稜における(Wnt5aの制御機構を解明するため、周辺の非コード保存領域の探索を行う。
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[Journal Article] Body wall development in lamprey and a new perspective on the origin of vertebrate paired fins2013
Author(s)
Tulenko, F. J., McCauley, D.W., Mackenzie, E.L., Mazan, S., Kuratani, S., Sugahara, F., Kusakabe, R., Burke, A.C.
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Journal Title
PNAS
Volume: 110(29)
Pages: 11899-11904
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Origin of the unique morphology of the shoulder girdle in turtles.2013
Author(s)
Nagashima, H., Hirasawa, T., Sugahara, F., Takechi, M., Usuda, R., Sato, N., Kuratani, S.
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Journal Title
J. Anat.
Volume: 223(6)
Pages: 547-556
DOI
Peer Reviewed
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