ゼブラフィッシュ突然変異体を用いた中枢神経系の背腹軸形成機構の解析

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10680685
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 武田 洋幸 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (80179647)
• Keywords: ゼブラフィッシュ / 神経誘導 / オーガナイザー / 背腹軸 / フロアープレート細胞

Research Abstract

脊椎動物の中枢神経系には明確な背腹軸が認められる。神経管の最も腹側の組織であるフロアプレート(FP)はオーガナイザー由来の中軸中胚葉からのSonic hedgehog(Shh)により神経管腹側で誘導されることが示されている。しかし、胚発生においていつ、どこで誘導が起きているのかは明確になっていない。
近年行われたゼブラフィッシュの大規模なスクリーニングにより、EGF-CFCモチーフを持つ新規の膜タンパク質をコードするone-eyed pinhead(oep)の突然変異体が単離された。oep(-/-)胚は前方中軸中胚葉を欠き、内胚葉にも異常が見られる。また、神経管腹側構造がFPを含め体軸全体にわたって欠損しており、眼が腹側で融合し一つ眼となっている。しかし脊索は存在し、そこでのshhの発現が認められる。
本研究では、野生型及びoep(-/-)のオーガナイザー(胚盾)の移植によって二次軸を誘導し、二次軸におけるFPの有無と移植されたドナー細胞の分布とを観察することで、oep(-/-)胚においてFP形成のどの過程に問題があるのかを解明し、FP形成過程の素過程をとらえることを試みた。oep(-/-)の胚盾を野生型胚に移植した場合には野生型細胞がFPに分化したのに対し、野生型の胚盾を移植してもoep細胞はFPに分化しなかった。従ってoep遺伝子は、誘導シグナルを受けてFPに分化する細胞において必要であることが明らかとなった。さらに、oep(-/-)胚の胚盾由来の細胞は決してFP領域に分布することがなかったことから、胚盾で既にFP(前駆)細胞の選別が行われており、FP前駆細胞だけが選択的に神経管腹側に取り込まれることが示唆された。また、実験の過程で神経(前駆)細胞がFP前駆細胞に対しFPへの分化を抑制する新しい相互作用が見つかった。

Research Products

• [Publications] Sumito Koshida: "Initial anteroposterior pattern of zebrafish central nervous system is determined by differential competence of the epiblast." Development. 125. 1957-1966 (1998)
• [Publications] Makoto Kobayashi: "Overexpression of the forebrain-specific homeobox gene six3 induces rostra forebrain enlargement in zebrafish." Development. 125. 2973-2982 (1998)
• [Publications] Yojiro Yamanaka: "A novel homeobox gene, dharma, can induce the organizer in a non-cell autonomous manner." Genes & Development. 12. 2345-2353 (1998)
• [Publications] Ryosuke Makita: "Zebrafish wntll : pattern and regulation of the expression by the yolk cell and No tail activity." Mechanisms of Development. 71. 165-176 (1998)
• [Publications] Etsuro Yamaha: "Dorsal specification in the blastodem at the blastula stage in goldfish, Carassius auratus." Development, Growth & Differentiation. 40. 267-275 (1998)
• [Publications] Masataka Nikaido: "In vivo analysis using variants of zebrafish BMPR-IA : range of action and involvement of BMP in ectoderm patterning." Development. 126. 181-190 (1999)
• [Publications] Minori Shinya: "Mosaic analysis wiht oep mutant reveals a repressive interaction between floor-plate and non-floor plate mutant cells in the zebrafish neural tube." Development, Growth & Differentiation. (印刷中). (1999)
• [Publications] Toshiro Mizuno: "Removal of vegetal yolk causes dorsal ficiencies and impairs dorsal inducing ability of the yolk cell in zebrafish." Mechanisms of Development. (印刷中). (1999)
• [Publications] 武田 洋幸: "ゼブラフィッシュの現状" 医学のあゆみ. 185巻6号. 395-398 (1998)
• [Publications] Toshiro Mizuno: "Molecular Methods in Developmental Biology-Xenopus and Zebrafish" Matt Guille (University of Portsmouth) 編(印刷中), (1999)