2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the developmental basis behind the evolutionary changes of musculoskeletal connections in vertebrates
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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 – 2018-03-31
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| Keywords | 脊椎動物進化 / 進化発生学 / 古生物学 / 化石 / 筋骨格系 / 腱 / 進化 / 発生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、脊椎動物の筋骨格系の発生において筋の付着部位（筋-骨格結合）がどのように決まり、その発生機構が筋骨格系の進化とどのように関連してきたのかについて理解を進めることを目指した。そのためにまず、さまざまな四肢動物の前肢芽における腱の発生に関わるscleraxis (Scx) 遺伝子の発現パターン解析を行い比較した。有尾両生類（アホロートル）の前肢筋発生過程はこれまであまり研究されていなかったが、本研究により、前肢芽の形成開始直後から肢芽の内部の間葉で外転筋群と内転筋群のプレパターンと一致したScx発現細胞の分布が見られ、前肢内部の腱パターンが成立した後で肩帯まわりの筋-骨格結合がつくられていくことが分かった。これを羊膜類（マウス、ニワトリ、スッポン）胚におけるScx発現パターンと比較すると、出現時には種特異的な分布をとるScx発現細胞が予定腱領域に収束していく過程では、前肢内部に比べて肩帯部のScxシグナルが弱いという共通性が見られた。これらのことから、肩帯部の筋-骨格結合の発生は前肢の他の部分と比べて発生上の変わりやすさが高いことが示唆される。化石記録を調べると肩帯部の筋-骨格結合は進化上変化したことが比較的多く、発生上のScx発現パターンの変わりやすさが進化可能性に反映されている可能性もある。さらに、これらの研究を進める中で、スッポンの胸筋は、腹甲骨格ではなく、その周りにある真皮の内側に結合するように発生することを発見した。真皮との結合においてはScx発現細胞が介在することはなく、代わりに哺乳類の皮幹筋の発生に関与するFat1を発現する細胞が観察された。この発見により、脊椎動物進化における筋の付着部位の変化には、Scx発現細胞の分布変化による筋-骨格結合のつなぎ変えだけではなく、筋-骨格結合の解除もあることが示された。
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[Journal Article] Anatomical integration of the sacral?hindlimb unit coordinated by GDF11 underlies variation in hindlimb positioning in tetrapods2017
Author(s)
Matsubara Y, Hirasawa T, Egawa S, Hattori A, Suganuma T, Kohara Y, Nagai T, Tamura K, Kuratani S, Kuroiwa A, Suzuki T
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Journal Title
Nature Ecology & Evolution
Volume: 1
Pages: 1392～1399
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Outflow tract septation and the aortic arch system in reptiles: lessons for understanding the mammalian heart2017
Author(s)
Poelmann RE, Gittenberger-de Groot AC, Biermans MWM, Dolfing AI, Jagessar A, van Hattum S, Hoogenboom A, Wisse LJ, Vicente-Steijn R, de Bakker MAG, Vonk FJ, Hirasawa T, Kuratani S, Richardson MK
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Journal Title
EvoDevo
Volume: 8
Pages: 9
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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