2018 Fiscal Year Research-status Report
Evolutioanry developmental relationship between paired fins and twin-tail morphology
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18K06239
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
阿部 玄武 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20550073)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 正中ヒレ / 有対ヒレ獲得 / ogon / 脊椎動物付属肢進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
顎口類の鍵革新である有対ヒレが進化上どのように獲得されたのかは、150年前から注目される重要なテーマである。現在有対ヒレ進化は、祖先形質である正中ヒレの発生メカニズムを、何らかの形で体側にリクルートすることで獲得したと考えられている。しかし、どのように正中に一つのものを有対の状態にしたのか、という問いは依然不明なままである。そこで本研究では、正中ヒレが有対化する変異形態（Twin-tail形態）を持つゼブラフィッシュ変異体ogonに着目し、その形成機構から付属肢有対化の進化機構を解明することを目指す。
平成30年度は、主にトランスジェニックフィッシュを用いた機能解析実験を行った。 実験は、主にゼブラフィッシュTwin-tail変異体（ogon）とトランスジェニック（TG）による異所的強制発現系を用いた。強制発現は局所的に熱ショック誘導可能なプロモーターを使って、異時的に加熱することで行った。その結果、初期発生時のbmpシグナルの熱誘導によってTwin-tail形態を誘導することができた。ただし、この誘導は発生後期では影響を及ぼさなかった。したがって、bmpシグナルは発生初期のヒレ形成領域の成立時に影響すること、形成領域の拡大がそのままヒレ有対化につながることが示唆された。
一方、FGFシグナルの異時的誘導ではTwin-tail形態の誘導が出来なかった。しかし、FGFの強制発現により、ヒレマーカー遺伝子の発現が、正中ヒレ領域から胸ヒレの有対ヒレ領域にまで拡大した。これは、これら有対ヒレと正中ヒレの形成可能域がつながっている可能性を示唆する。
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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
強制発現実験のため、fgf、bmpシグナル制御を行うトランスジェニックの確立を行い、十分に使用可能な系統を確立できた。また、それらを用いた実験も、予定通り行えている。ただし、機能抑制系のトランスジェニックフィッシュに関し、予定よりもその抑制活性が限定的であったため、代替としてそれぞれのシグナルカスケードの機能抑制剤を用いた。また、拡大したヒレ形成領域の内部に異所的な体節形成系の遺伝子発現を発見した。この異所的発現が正中ヒレが有対に形成される可能性が考えられるため、その遺伝子の強制発現系を現在構築中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
体側と正中のヒレは同じ誘導可能域から出来てくる可能性がこれまでの研究成果から見出された。そこで正常胚で誘導可能域の範囲を解析し、正中と体側のヒレの発生学的関係を考察する。またTwin-tail形態胚で誘導可能域や有対ヒレ形成位置に変化が出ないか、特に成魚となる時期に発生してくる腹ヒレに注目し、同様の解析を行う。誘導可能域は、fgf10の強制発現により膜ヒレマーカーsp9を異所的に発現させることで可視化する。さらに、CIRSPR/Cas9システムを使ったノックインによりsp9:CreERT2を作成し、誘導可能域を長期に観察する。
また、腹側正中ヒレの予定形成領域は、体幹部の卵黄上皮上に左右に広がっておりその発生過程自体に体幹で有対化する要因を内包している事が示唆されている。この発生メカニズムが系統進化上保存されているかどうかを、他の脊椎動物、とくに祖先的な脊椎動物で解析し、正中ヒレと有対ヒレの系統進化関係を考察する。
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| Causes of Carryover |
研究遂行にあたりトランスジェニックゼブラフィッシュ（TG）の作成を行う必要があったが、予定した系統の作成が順調に進み、予定より維持する必要がある数が減った一方、研究結果から予想していなかった新たにいくつかの遺伝子に関してトランスジェニックを作成する必要が生じた。そのため、今年度使用予定額の一部を繰り越し、来年度のトランスジェニックフィッシュの作成の遂行のためにあてる。
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Research Products
(5 results)
