2015 Fiscal Year Research-status Report
脊椎動物進化における筋の付着部位の変遷とその発生学的基盤の解明
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15K21628
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平沢 達矢 国立研究開発法人理化学研究所, 倉谷形態進化研究室, 研究員 (60585793)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 進化 / 脊椎動物 / 発生 / 筋 / 腱 / 化石 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまず、アホロートル胚とマウス胚において、腱の発生に関わるscleraxis (Scx) 遺伝子の発現パターンの時間的変化を観察した。今回は特に前肢の腱の発生に注目した。
アホロートルのScx遺伝子の配列情報はこれまで知られていなかったが、今回新たに単離し、完全長の配列情報を得た。これをもとにRNAプローブを作製し、in situ ハイブリダイゼーションにより発現パターンを観察した。結果、アホロートルでは、ステージ45すなわち前肢芽の形成開始より後から、肢芽の内部の間葉でScx発現が開始することが認められた。このとき、Scxを発現する肢芽の間葉は背側と腹側の2つの集団に明瞭に分かれていたが、これは外転筋群と内転筋群のプレパターンに相当すると思われる。続くステージでは肢芽の伸長と同時にScx発現は関節付近に局在化するようになり、ステージ53までに個々の筋に対応する腱またはその原基が形成された。予想に反し、肩帯のまわりでは、少なくともステージ53まではScxの発現が観察されなかった。
マウス胚におけるScx発現は、アホロートルと少し異なり、肢芽の近位部分のみに局在して始まっていた（～E10.5）。その後、肢芽の伸長とともにScxを発現する細胞は複数の凝集塊に分かれ、E12.5までに個々の筋に対応する腱またはその原基が形成されることを確認した（すべての筋のセットが揃っているかは未確認）。マウスでは肩帯のまわりにもScx発現が観察された。アホロートルとマウスで、肩帯まわりのScx発現のタイミングが異なることについては今後も特に注目していく予定である。
また、化石種に関する記載論文等の文献収集を進め、筋の付着部位の進化的変遷を復元するための予備調査を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、発生学的アプローチと古生物学的アプローチからなるが、発生学的アプローチにおいては必要な胚サンプルおよび遺伝子の配列情報を得ることができ、古生物学的アプローチにおいては記載論文等の文献をもとにした予備調査を進めることができた。一方、今年度後半から開始する予定であった博物館における化石標本調査は、予備調査が遅れたため、まだ実施できていない。しかし、来年度に向けて胚発生におけるScx発現パターンの解析を安定的に進められる研究環境を整えられたため、今年度はおおむね順調に進展したと言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、まず、四肢筋の発生と進化について体系的に概説した総説論文を執筆、国際誌に投稿することにした。平成27年度に進めた情報収集を通じてこの問題に関してあらためて整理でき、現段階で新たな研究上の観点を提唱して学術的に貢献できると考えたためである。
発生学的アプローチとしては、平成27年度に明らかにした大局的なScx発現パターンの時間的変化をもとに、個々の筋の付着部位が形成されていく過程について詳細な観察を続ける。
古生物学的アプローチとしては、これまでに行った予備調査をもとに、特に重要な化石種の標本を調査し、四肢筋の付着部位の進化的変遷の復元を試みる。
両アプローチの結果をもとに、四肢筋の付着部位の安定化の歴史、安定化の差異について、対応関係を調べ、発生学的基盤が形態進化のテンポに与えた影響を探索する。
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| Causes of Carryover |
平成27年度後半に実施する計画であった国外の博物館における化石標本の調査を延期したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
延期した国外の博物館における化石標本の調査を平成28年度実施する。
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[Journal Article] Developmental genetic bases behind the independent origin of the tympanic membrane in mammals and diapsids2015
Author(s)
Kitazawa T, Takechi M, Hirasawa T, Adachi N, Narboux-Nême N, Kume H, Maeda K, Hirai T, Miyagawa-Tomita S, Kurihara Y, Hitomi J, Levi G, Kuratani S, Kurihara H
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 6
Pages: 6853
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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