2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms that specify the animal-vegetal axis in early animal embryos
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15H04377
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西田 宏記 大阪大学, 理学研究科, 教授 (60192689)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 薫 (佐藤薫) 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (00447921)
小沼 健 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30632103)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ホヤ / オタマボヤ / 動植軸 / 胚発生 / 局在因子 / beta-catenin / 胚葉 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
未受精卵は動物－植物極を結ぶ軸（動植軸）を持っている。この軸に沿って三胚葉が配置され原腸陥入へと進行していく。動物－植物極は全ての動物卵に存在しており、その決定機構を理解することは大きなインパクトを持つ。本研究では、マボヤとオタマボヤを材料として、それぞれの特長を活かしながら、動植軸決定機構を時系列に沿って包括的にかつ実験的に解析することを目的とした。
ホヤの動物半球では、転写因子であるGATAが動物半球特異的遺伝子の発現に重要である。GATAタンパク質は、動物半球特異的遺伝子上流のGATA塩基配列に結合して動物半球特異的遺伝子の発現を促進する。ただし、GATAタンパク質は胚全体に存在している。ここで疑問となるのは、胚全体に存在する転写因子GATAが、なぜ動物半球のみで働き、植物半球では機能しないのかということである。植物半球ではβ-cateninが特異的に核移行し、遺伝子発現を制御することが知られているので、β-cateninの遺伝子発現抑制機能に着目した。マボヤを用いて遺伝子発現促進機能ドメインを変異させ、抑制機能のみを持つ変異型β-catenin（DisArmed）を胚全体で発現させ、その効果を検証した。その結果、ある濃度条件では、DisArmedによって動物半球遺伝子の発現が抑制された。このことから、核に移行したβ-cateninが遺伝子発現抑制機能を持つ可能性が示唆された。さらに、β-catenin抗体を用いてChIP-seq解析を行った。その結果、動物半球遺伝子の上流にもβ-cateninのピークがみられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
遺伝子発現抑制機能のみを持つ変異型β-catenin（DisArmed）強制発現の結果は、ある濃度条件下でしかうまくいかない。その原因を探るために、さらなるコンストラクトの改良が必要になるかもしれない。
また、β-catenin抗体を用いたChIP-seqの結果は、動物半球遺伝子の上流にもβ-cateninが結合しており、動物半球遺伝子の発現を抑制している可能性を示唆している。しかし、今回のChIP実験には改善すべき点がいくつかあるため、より特異的なIPを行うための条件検討を行い、β-cateninの遺伝子発現制御への関わりをより詳細に調べる必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究費によるにおけるこれまでの結果から、マボヤ卵母細胞において卵核胞（GV）の位置の片寄りが動物極を決定し、GVの位置は卵成熟過程から胚割球の発生運命決定過程にまで影響を及ぼすことが分かった。すなわち、遠心操作によって卵母細胞内でのGVの位置を逆転させると、Cortical flow及び、ミトコンドリア、PEMの分布、極体放出位置、受精後の発生における胚葉の並び順が動植軸に沿って逆転することが明らかになった。この結果から、Cortical flowはGVの内容物、もしくは減数分裂装置 (MA)により流動の向きが決定され、動植軸の決定に大きな役割を果たしていると考えられる。来年度は、このCortical flowに着目し、流動の向きの決定がGVの内容物の放出位置によるのか、移動中のMAから放出されるシグナルによるのかを特定することを目的とした。方法としては、GVやMAを除去した際、Cortical flowが起こるのか否かを調べようとしている。現在、顕微操作によりGVやMAを除去する方法を確立しつつある。
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[Journal Article] ANISEED 2017: extending the integrated ascidian database to the exploration and evolutionary comparison of genome-scale datasets2017
Author(s)
Brozovic Matija、Dantec Christelle、,,,,,, Nishida Hiroki、,,,,, Lemaire Patrick
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Journal Title
Nucleic Acids Res.
Volume: 46
Pages: D718～D725
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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