Analysis of holoprocencephary via BMP and Wnt signal network

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K08444
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 竹林 公子 (鈴木) 広島大学, 両生類研究センター, 研究員 (00397910)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 厚 広島大学, 両生類研究センター, 准教授 (20314726)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 神経誘導 / 発生・分化 / BMP / Wnt / 頭部形成

Outline of Annual Research Achievements

全前脳胞症はヒトの前脳と顔面正中部が形態異常になる先天性奇形で、遺伝的原因として幾つかの染色体遺伝子座が明らかになりつつあるが、その発症機序はよくわかっていない。代表者はBMPシグナルを抑制して神経を誘導するBiz (BMP inhibitory zinc finger)/zbtb14を単離した。興味深いことに、Biz/zbtb14と、その結合因子(Biz associated protein, Bap)、それぞれが全前脳胞症の原因遺伝子座に位置する。本研究は神経形成におけるBiz/zbtb14とBapの機能的な相互作用、およびBMP・Wntシグナルネットワークに対する作用機序を解析し、全前脳胞症発症機構の解明を目的としておこなった。

Biz/zbtb14とBapの過剰発現実験をおこない、Biz/zbtb14単独に比べて、Biz/zbtb14とBap両遺伝子を共発現させた場合に後方神経マーカーの発現が、より強く誘導されるだけでなく、前方神経マーカーOtx2やRx2Aの発現領域が縮小することがわかった。これらの結果から、前後軸形成においてBap遺伝子はBiz/zbtb14と協調的にはたらく事がわかった。また、表皮マーカーの発現も同様に、Biz単独に比べてBap共存下の方が、より激しく減少し、Bapは前後軸形成に対してだけでなく背腹軸に及ぼすBiz/zbtb14の効果も強めることが明らかになった。

さらにBap機能阻害実験を行ったところ、後方神経マーカーの発現が低下する一方で前方神経マーカーOtx2やRx2Aの発現領域が拡大することがわかり、過剰発現実験の結果を裏付けることが明らかになった。以上の結果から、Bap は初期胚の神経形成に必要不可欠であり、Biz/zbtb14と協調して前方神経の抑制と後方神経の形成促進に関与することが強く示唆された。

Research Products

• [Int'l Joint Research] National Xenopus Resource(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: National Xenopus Resource
• [Int'l Joint Research] Brawijaya University(インドネシア)
  • Country Name: INDONESIA
  • Counterpart Institution: Brawijaya University
• [Journal Article] "Cdc2-like kinase 2 (Clk2) promotes early neural development in Xenopus embryos" (2019)
  • Author(s): Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Makoto Nakamura, Hajime Akao, Yuta Yoshimoto, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: - Pages: -
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] "Coordinated regulation of the dorsal-ventral and anterior-posterior patterning of Xenopus embryos by the BTB/POZ zinc finger protein Zbtb14" (2018)
  • Author(s): Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hidenori Konishi, Tatsuo Miyamoto, Tomoko Nagata, Misa Uchida and Atsushi Suzuki
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: 60 Pages: 158～173
  • DOI: 10.1111/dgd.12431
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 「ツメガエル胚の体軸形成におけるbap 遺伝子の機能解析」 (2019)
  • Author(s): 竹林公子, 内田実沙, 吉田和史, 中村 誠, 鈴木 厚
  • Organizer: 日本動物学会中国四国支部・広島県例会
• [Presentation] “Neural specific kinase (Nsk) promotes early neural development in Xenopus embryos” (2019)
  • Author(s): Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Makoto Nakamura, Hajime Akao, Yuta Yoshimoto, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 日本動物学会中国四国支部・広島県例会
• [Presentation] 「ネッタイツメガエルの尾部幹細胞領域と組織再生におけるAP-1 family遺伝子の機能解析」 (2019)
  • Author(s): 中村 誠、吉田和史、高橋恵理、Marko Horb、竹林公子、鈴木 厚
  • Organizer: 日本動物学会中国四国支部・広島県例会
• [Presentation] “Coordinated regulation of the dorsal-ventral and anterior-posterior patterning of Xenopus embryos by the BTB/POZ zinc finger protein Zbtb14“ (2018)
  • Author(s): Kimiko Takebayashi-Suzuki, Misa Uchida and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 17th International Xenopus Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] “The launching of Amphibian Research Center (ARC) at Hiroshima University as the core facility of Xenopus resource in Japan“ (2018)
  • Author(s): Hajime Ogino and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 17th International Xenopus Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 「ゲノム・遺伝子から見た発生の仕組み」 (2018)
  • Author(s): 鈴木 厚
  • Organizer: 兵庫県赤穂市立有年中学校「理科おもしろ実験教室」
  • Invited
• [Presentation] “Neural specific kinase (Nsk) promotes early neural development in Xenopus embryos” (2018)
  • Author(s): Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Makoto Nakamura, Hajime Akao, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 17th International Xenopus Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] “The role of AP-1 family genes in the caudal stem zone and tissue regeneration in Xenopus tropicalis” (2018)
  • Author(s): Makoto Nakamura, Hitoshi Yoshida, Marko Horb, Kimiko Takebayashi-Suzuki and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 17th International Xenopus Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] “Geneolgy and pedigrees of inbreeding strains of Xenopus tropicalis“ (2018)
  • Author(s): Takeshi Igawa, Akihiko Kashiwagi, Keiko Kashiwagi, Nanoka Suzuki, Ai Watanabe, Atsushi Suzuki, Anna Noble, Matt Guille, David E. Simpson, Marko E. Horb, Tamotsu Fujii, Masayuki Sumida, Hajime Ogino
  • Organizer: 17th International Xenopus Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] "Coordinated regulation of the dorsal-ventral and anterior-posterior patterning of Xenopus embryos by the BTB/POZ zinc finger protein Zbtb14" (2018)
  • Author(s): Kimiko Takebayashi-Suzuki, Misa Uchida and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 第51回日本発生生物学会大会
• [Presentation] 「胚発生初期に背腹と頭尾のパターン形成を統合する分子機構」 (2018)
  • Author(s): 竹林公子, 内田実沙, 鈴木 厚
  • Organizer: 第12回日本ツメガエル研究集会 第4回次世代両生類研究会合同シンポジウム
• [Presentation] 「胚発生初期に背腹と頭尾のパターン形成を統合する分子機構」 (2018)
  • Author(s): 竹林公子, 内田実沙, 鈴木 厚
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 「ツメガエル胚の体軸形成におけるbap 遺伝子の機能解析」 (2018)
  • Author(s): 内田 実沙, 竹林 公子, 鈴木 厚
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] “Neural specific kinase promotes early neural development in Xenopus embryos” (2018)
  • Author(s): Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Makoto Nakamura, Hajime Akao, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 「AP-1 family遺伝子による尾部幹細胞領域と組織再生の制御機構の解析」 (2018)
  • Author(s): 中村 誠、吉田和史、Marko Horb、竹林公子、鈴木 厚
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 「AP-1 family遺伝子による尾部幹細胞領域と組織再生の制御機構の解析」 (2018)
  • Author(s): 中村 誠、吉田和史、Marko Horb、竹林公子、鈴木 厚
  • Organizer: 第12回日本ツメガエル研究集会 第4回次世代両生類研究会合同シンポジウム
• [Presentation] “Neural specific kinase promotes early neural development in Xenopus embryos” (2018)
  • Author(s): Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Makoto Nakamura, Hajime Akao, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 第12回日本ツメガエル研究集会 第4回次世代両生類研究会合同シンポジウム
• [Presentation] “Neural specific kinase promotes early neural development in Xenopus embryos” (2018)
  • Author(s): Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Makoto Nakamura, Hajime Akao, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
  • Organizer: 第51回日本発生生物学会大会
• [Presentation] 「ネッタイツメガエルを用いた遺伝学・ゲノム科学リソース基盤の形成とその活用」 (2018)
  • Author(s): 井川 武、柏木昭彦、柏木啓子、古野伸明、鈴木菜花、田澤一朗、高瀬 稔、三浦郁夫、 鈴木 厚、花田秀樹、中島圭介、彦坂 暁、越智陽城、加藤尚志、佐藤 圭、森 司、荻野 肇
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 「ネッタイツメガエル系統の遺伝的関係と近交度について」 (2018)
  • Author(s): 井川 武、柏木昭彦、柏木啓子、鈴木菜花、渡辺 愛、鈴木 厚、Anna Noble、David E. Simpson、Marko E. Horb, Tamotsu Fujii, 住田正幸, 荻野 肇
  • Organizer: 第12回日本ツメガエル研究集会 第4回次世代両生類研究会 合同シンポジウム
• [Remarks] 広島大学 両生類研究センター・発生研究部門・鈴木研究室
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/amphibia/Suzuki/suzukitop.html
• [Remarks] Research map 竹林公子 個人ページ
  • URL: https://researchmap.jp/read0066634
• [Remarks] Research map 鈴木 厚 個人ページ
  • URL: https://researchmap.jp/read0066633