脊椎動物中枢神経系における前後軸・背腹軸の成立機構

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10220203
• Research Institution: Saitama University
• Principal Investigator: 弥益 恭 埼玉大学, 理学部, 助教授 (60230439)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 武田 洋幸 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80179647)
• Keywords: 脳形成 / 前後軸 / 背腹軸 / 脳の領域化 / パターニング / 転写制御 / プロモーター解析 / ポジショナルクローニング

Research Abstract

前後軸にそったゼブラフィッシュ(ZF)脳のパターニング
まず、後脳前端で特異的発現するgbx2遺伝子のZF胚における機能を過剰発現、ノックダウン実験により検討し、ZFのgbx2は中脳後脳境界の維持と峡部形成に必要であることを示した。また、胚への遺伝子導入法によってgbx2の転写調節機構の解析も進めており、-7kbから-4.5kbまでの2.5kbで後脳前端での発現に十分であることを示した。一方、原腸形成期から後方神経系で領域特異的に発現するhoxblbについても転写調節領域の特定を進めており、上流8kbだけで体節形成期における領域特異性に十分であること、上流8kbと下流5kbの共存が、発生初期(原腸形成初期)からの領域特異的転写と神経板後方化シグナル(レチノイン酸、Wntシグナル)に対する反応性に十分であることを見いだした。その他、やはり脳のパターニングに関与するfgf8遺伝子について峡部および耳胞特異的転写調節領域の特定を行っている。
背腹軸にそったZF脳のパターニング
ZF胚で神経管の背腹軸にそったパターニングに異常を示すミッドラインシグナル変異体の解析を進めてきた。まず、神経管のヘッジホッグ(HH)シグナルは欠損するのに対し、体節で異所的に活性化が起きるiguana突然変異について、原因遺伝子を特定したところ、Band4.1ドメインを持つ新規の細胞内タンパク質をコードしていた。遺伝学的解析の結果、この分子は転写調節因子Gliよりも下流、または異なった経路で作用していることがわかった。一方、you変異体では、神経管でのHHシグナルはほぼ正常であるのに対し、体節でのシグナル伝達に欠損が見られる。遺伝学的マッピング、BACクローン単離によって、約100kbの領域にまで狭めることができた。今後、you遺伝子の特定とシグナル伝達における役割の解析を進める予定である。

Research Products

• [Publications] Y.Hirate: "Structure of the zebrafish fasciclin 1-related extracellular matrix protein(βig-h3) and its characteristic expression during embryogenesis"Gene Expression Patterns. (in press).
• [Publications] A.F.Giusti: "Function of a sea urchin egg src family kinase in initiating Ca^<2+> release at fertilization"Developmental Biology. (in press).
• [Publications] N.Tonou-Fujimori: "Expression of the FGF receptor 2 gene(fgfr2) during embryogenesis in the zebrafish Danio rerio"Gene Expression Patterns. 2・3-4.
• [Publications] Y.Haruguchi: "Genomic organization of the gene that encodes the precursor to EGF-related peptides, exogastrula-inducing peptides, of the sea urchin Anthocidaris crassispina"Biochimica et Biophysica Acta. 1574・3. 311-320 (2002)
• [Publications] K.Tomita: "Role of syndecan in the elongation of postoral arms in sea urchin larvae"Development Growth & Differentiation. 44・1. 45-53 (2002)
• [Publications] S.Koshida: "Inhibition of BMP activity by the FGF signal promotes posterior neural development in zebrafish"Developmental Biology. 244・1. 9-20 (2002)
• [Publications] A.Nomura-Kitabayashi: "Hypomorphic Mesp allele distinguishes establishment of rotrocaudal polarity and segment border formation in somitogenesis"Development. 129・10. 2473-2481 (2002)
• [Publications] N.Nikaido: "Tbx24, a novel T-box gene, is mutated in the zebrafish somite segmentation mutant fused somites"Nature Genetics. 31・2. 195-199 (2002)
• [Publications] A.Picker: "A novel positive transcriptional feed back loop in midbrain-hindbrain boundary development is revealed through analysis of the zebrafish pax2.1 promoter in transgenic lines"Development. 129・13. 3227-3239 (2002)
• [Publications] H.Yokoi: "sox9 in a teleost fish, medaka(Orizias latipes) : evidence for diversified function of Sox9 in gonad differentiation"Molecular Reproduction and Development. 63・1. 5-16 (2002)
• [Publications] H.Fujii: "Anteroposterior patterning in Xenopus embryos : egg fragment assay system reveals a synergy of dorsalizing and posteriorizing embryonic domains"Developmental Biology. 252・1. 15-30 (2002)