• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2017 Fiscal Year Annual Research Report

脊椎動物の中枢神経系と感覚器の複雑化を可能にしたゲノム基盤の解明

Research Project

Project/Area Number 16H04724
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

日下部 岳広  甲南大学, 理工学部, 教授 (40280862)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 穣  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40323646)
中井 謙太  東京大学, 医科学研究所, 教授 (60217643)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsホヤ / メダカ / 脳 / 感覚器 / プラコード / 神経堤 / 進化
Outline of Annual Research Achievements

脊椎動物型視物質オプシンをもつ視細胞を包含し、脳から派生して形成される光受容器は、ホヤと脊椎動物の共通の形質である。ホヤの光受容器は単純な眼点であるのに対し、脊椎動物の眼は多様で特殊化した細胞から構成される精緻で複雑な器官である。光受容器の複雑さの獲得過程とその制御機構の解明を目指し、ホヤと脊椎動物のそれぞれについて、光受容器の発生の制御機構に関する解析を行った。前年度にホヤ胚の脳原基の特定の細胞核をレーザー光照射によって蛍光標識し、発生運命を追跡することにより明らかにしたホヤ眼点の細胞系譜の解析を、さらに発展させて、細胞分裂パターンの制御による眼盃の形態形成機構と転写因子群のダイナミックな発現による眼点視細胞の発生機構を明らかにした。また、視細胞で確立した細胞系譜解析手法を、脊椎動物視床下部ニューロンとの相同性が指摘されているホヤ幼生の脳内細胞群に適用し、細胞系譜を明らかにした。脊椎動物においては、視細胞の多様性を制御する因子の候補として研究代表者らが同定したmiRNAの機能を解析した。CRISPR-Cas9法によるゲノム編集を駆使して、網膜特異的miRNAや視細胞特異的転写に関わるシス制御領域を欠損させたメダカ系統を作製し、次世代シークエンサーを用いて網膜のトランスクリプトーム解析を進めた。その結果、視細胞の多様性制御に関与することが知られている転写因子群やオプシン遺伝子に加え、これまで視細胞の発生・分化や機能制御との関わりが知られていないいくつかの転写因子についても、miRNA欠損網膜で有意に発現量の変動がみられた。これらの転写因子群は網膜の発生や機能制御に関わる可能性がある。さらに、脊椎動物ゲノムを網羅的に解析した結果、網膜における視細胞多様性および色覚機能と視細胞特異的miRNAをコードする遺伝子のゲノム中の有無に相関がみいだされた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前年度に論文発表したホヤ幼生の細胞系譜を詳細に明らかにする手法を、眼点視細胞以外に適用して、脳・感覚器の細胞系譜の解明が進展した。EXPANDEコンソーシアムと共同で明らかにしたカタユウレイボヤトランスクリプトームは、発生段階の網羅性と精緻さにおいて、これまでのホヤを対象とした研究のなかでも突出している。これを用いたホヤ-脊椎動物間のトランスクリプトーム比較解析の論文を発表することができた。また、視細胞特異的miRNAのノックアウト個体のトランスクリプトーム解析と比較ゲノム解析が順調に進み、眼の発生と進化に関して興味深い結果が得られつつある。

Strategy for Future Research Activity

前年度に引き続き胚組織・器官や遺伝子機能を操作した胚・幼生についてのトランスクリプトーム解析を進めるとともに、脳領域・感覚器の発生への関与が推定される細胞間シグナル分子・受容体、転写因子、ノンコーディングRNAについて、ノックダウン実験やゲノム編集法によるノックアウト、野生型および変異体の強制発現などの実験を行い、表現型の解析、作用する標的分子の同定を行う。ホヤと脊椎動物の相同器官や相同な細胞種の間で、発生プログラムおよび細胞機能の比較を行い、脊椎動物の脳・感覚器の高度な発達の背後にある分子的基盤と脊椎動物ゲノムの特性を考察する。

  • Research Products

    (27 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Universite de Montpellier, CNRS/Bioself Communication/LBDV, Sorbonne Universites, CNRS(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Universite de Montpellier, CNRS/Bioself Communication/LBDV, Sorbonne Universites, CNRS
    • # of Other Institutions
      4
  • [Int'l Joint Research] Kansas State University/Santa Cruz Genomics Institute/New York University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Kansas State University/Santa Cruz Genomics Institute/New York University
    • # of Other Institutions
      4
  • [Int'l Joint Research] Stazione Zoologica Anton Dohrn(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      Stazione Zoologica Anton Dohrn
  • [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Sciences/BGI-Shenzhen/China Pharmaceutical University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Chinese Academy of Sciences/BGI-Shenzhen/China Pharmaceutical University
  • [Int'l Joint Research] Academia Sinica(台湾)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      Academia Sinica
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      1
  • [Journal Article] The Use of cis-Regulatory DNAs as Molecular Tools2018

    • Author(s)
      Kotaro Shimai and Takehiro G. Kusakabe
    • Journal Title

      Advances in Experimental Medicine and Biology

      Volume: 1029 Pages: 49~68

    • DOI

      10.1007/978-981-10-7545-2_6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Constrained vertebrate evolution by pleiotropic genes2017

    • Author(s)
      Haiyang Hu, Masahiro Uesaka, Song Guo, Kotaro Shimai, Tsai-Ming Lu, Fang Li, Satoko Fujimoto, Masato Ishikawa, Shiping Liu, Yohei Sasagawa, Guojie Zhang, Shigeru Kuratani, Jr-Kai Yu, Takehiro G. Kusakabe, Philipp Khaitovich, Naoki Irie and the EXPANDE Consortium
    • Journal Title

      Nature Ecology & Evolution

      Volume: 1 Pages: 1722~1730

    • DOI

      10.1038/s41559-017-0318-0

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] ANISEED 2017: extending the integrated ascidian database to the exploration and evolutionary comparison of genome-scale datasets2017

    • Author(s)
      Matija Brozovic, et al.
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 46 Pages: D718~D725

    • DOI

      10.1093/nar/gkx1108

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Evolutionary steps involving counterion displacement in a tunicate opsin2017

    • Author(s)
      Keiichi Kojima, Takahiro Yamashita, Yasushi Imamoto, Takehiro G. Kusakabe, Motoyuki Tsuda, and Yoshinori Shichida
    • Journal Title

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      Volume: 114 Pages: 6028~6033

    • DOI

      10.1073/pnas.1701088114

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Evolution and the origin of vertebrate retinal photoreceptor cells: insights from tunicates and medaka2018

    • Author(s)
      Takehiro G. Kusakabe
    • Organizer
      OIST Seminar,沖縄(2018.3)
    • Invited
  • [Presentation] 動物が光と色を感じるしくみ2018

    • Author(s)
      日下部岳広
    • Organizer
      第5回統合ニューロバイオロジー研究所公開シンポジウム,神戸(2018.3)
    • Invited
  • [Presentation] SoxB1 はカタユウレイボヤの前尾部抑制性ニューロンの発生に重要な役割を担う2017

    • Author(s)
      和田 聖矢,島井 光太郎,大沼 耕平,舟越 正憲,森口 大輔,一瀬 葵,西辻 光希,堀江 健生,日下部 岳広
    • Organizer
      日本動物学会第88回大会,富山(2017.9)
  • [Presentation] ホヤヘッジホッグ遺伝子の転写調節機構とヘッジホッグ情報伝達分子の種間比較2017

    • Author(s)
      常深 秀人,向 恵実,杉本 悠,島井 光太郎,日下部 岳広
    • Organizer
      日本動物学会第88回大会,富山(2017.9)
  • [Presentation] Developmental shift of Rx expression from non-photoreceptor to photoreceptor lineage as a mechanism for photoreceptor cell specification in Ciona intestinalis2017

    • Author(s)
      Kouhei Oonuma, Takehiro G. Kusakabe
    • Organizer
      18th International Congress of Developmental Biology,Singapore(2017.6)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Targeted deletion of miRNAs and cis-regulatory modules associate with cone opsin genes in medaka2017

    • Author(s)
      Yutaka Daido, Ai Uryu, Rui Yokomori, Kenta Nakai, Yutaka Suzuki, Takehiro G. Kusakabe
    • Organizer
      18th International Congress of Developmental Biology,Singapore(2017.6)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] SoxB1 plays a crucial role in development of the anterior caudal inhibitory neurons in the Ciona intestinalis larva2017

    • Author(s)
      Seiya Wada, Kotaro Shimai, Kouhei Oonuma, Masanori Funakoshi, Daisuke Moriguchi, Aoi Ichinose, Koki Nishitsuji, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe
    • Organizer
      9th International Tunicate Meeting,New York(2017.7)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Transcriptional regulation of a hedgehog gene in the ventral nerve cord of the Ciona intestinalis larva2017

    • Author(s)
      Shuto Tsunemi, Megumi Mukai, Haruka Sugimoto, Kotaro Shimai, Takehiro G. Kusakabe
    • Organizer
      9th International Tunicate Meeting,New York(2017.7)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Developmental profiling of the Central Pattern Generator in the Ascidian Swimming Larva2017

    • Author(s)
      Kotaro Shimai, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe
    • Organizer
      9th International Tunicate Meeting,New York(2017.7)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The cell lineage and the patterns of cell division for photoreceptor cells of the left-right asymmetric ocelli in the Ciona intestinalis larva2017

    • Author(s)
      Kouhei Oonuma, Takehiro G. Kusakabe
    • Organizer
      9th International Tunicate Meeting,New York(2017.7)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 錐体サブタイプ特異的に発現するmiRNAの標的遺伝子の体系的探索2017

    • Author(s)
      小原知輝,大道裕,瓜生藍,行者蕗,横森類,中井謙太,鈴木穣,日下部岳広
    • Organizer
      ComBio2017生命科学系学会合同年次大会,神戸(2017.12)
  • [Presentation] ホヤ幼生の運動制御神経回路を構成するニューロンの細胞系譜解析2017

    • Author(s)
      村上誠,大沼耕平,日下部岳広
    • Organizer
      ComBio2017生命科学系学会合同年次大会,神戸(2017.12)
  • [Presentation] カルシウムイメージング法によるホヤ幼生gnrh発現細胞の活動記録2017

    • Author(s)
      大川奈菜子,島井光太郎,大倉正道,中井淳一,堀江健生,久原篤,日下部岳広
    • Organizer
      ComBio2017生命科学系学会合同年次大会,神戸(2017.12)
  • [Presentation] 原始脊索動物ホヤにおけるtrans-splicingのin silico解析2017

    • Author(s)
      横森類,島井光太郎,日下部岳広,中井謙太
    • Organizer
      ComBio2017生命科学系学会合同年次大会,神戸(2017.12)
  • [Presentation] 意外と身近なサイエンス ーホヤから探る心とからだのしくみー2017

    • Author(s)
      日下部岳広
    • Organizer
      サイエンスカフェひょうごin甲南大学,西宮(2017.11)
    • Invited
  • [Remarks] ANISEED: the integrated ascidian database

    • URL

      https://www.aniseed.cnrs.fr/aniseed/

  • [Remarks] DBTGR: Database of Tunicate Gene Regulation

    • URL

      http://dbtgr.hgc.jp/

URL: 

Published: 2018-12-17   Modified: 2022-08-05  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi