2018 Fiscal Year Research-status Report
動植軸と左右軸の決定機構を単純な脊索動物を使って理解する
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18K06256
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小沼 健 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30632103)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | オタマボヤ / 母性因子 / 脊索動物 / 局在mRNA / 左右性 / 動植軸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の発生における重要な過程に、3つの胚軸 (動植軸、それに直行する軸、左右軸)の決定がある。本研究では、脊索動物のオタマボヤの特徴を活かして、(1) 動植軸と (2) 左右軸ができるしくみにアプローチを試みた。以下、本年度の成果を概説する。
(1) 卵形成の過程において動植軸が決定するしくみ
動物半球と植物半球においてsingle cell RNA-seqを行いリストアップした母性mRNAを解析し、初期胚に局在する母性mRNAを同定することに成功した。ホールマウント in situ hybridyzationにより11種類あまりを調べた結果、そのうち5種類が、8細胞胚の植物半球の後側 (B割球)に局在することを見出した。またその局在のパターンはRNAの種類によって、少なくとも2種類に大別できることが分かった。
(2) 2細胞期以前からみられる、新しい左右軸の決定機構
オタマボヤの左右非対称形成は、他の脊索動物とかなり異なる。これまでに、2細胞期にCa2+ waveの左右性があることや、Bmp遺伝子が尾芽胚の右側に発現することなど、ユニークな現象を見出してきた。本研究では、これらの因果関係を実験的に検証することを試みた。その結果、このCa2+ waveが胚発生を通じて一定周期で起きること、このCa2+ オシレーションがBmp遺伝子の右側発現にかかわること、またオタマボヤ特有の左右非対称な組織形成にBmpがかかわることなどを明らかにした（投稿準備中）。
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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
(1) の動植軸ができるしくみについては、植物半球の後側 (B割球)に局在する母性mRNAを同定し、2種類の局在パターンをもつことを明らかにした。現在も、新しい局在mRNAを同定している。
(2) の左右軸の決定機構については、Ca2+ waveやBmp遺伝子の右側発現、そしてそれらの因果関係などを明らかにし、新しい左右非対称形成のしくみを見出している。
このように当初の計画通りに進み、とくに(2)は、当初の研究計画をこの初年度で完了したと言ってもよい。この意味で期待以上の進展とも言えるが、論文の公表までは達していないことを踏まえ、「おおむね順調に進展している」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
期待通りに進展しているので、H31年度もこれらをさらに進めていく。具体的には、以下を行う。
(1)-1 リストした他の局在RNAの候補についても調べる。同定した5種類の局在mRNAは、11種類の候補を解析した結果見出された。すなわち、このリストには5割近く (5/11)の高確率で局在mRNAが含まれていると言えるので、未同定の局在mRNAがさらに見つかる可能性は高い。
(1)-2 動植軸の形成過程の解析。すべての動物で、動植軸は未受精卵の段階で存在している。そこで未受精卵や、卵巣における母性mRNAの局在を調べることで、卵形成過程でいつどのように動植軸が形成されていくのかを調べる。オタマボヤのライフサイクルは5日と短く、卵成熟は実質半日ほどで完了するので、試料を集めやすい。解析においては、従来のホールマウントではなく、卵巣の切片をもちいた in situ hybridyzationを検討していく予定である。
(2) 左右性形成については、当初予定していた研究計画や目標を概ね完了した。今年度は速やかに原著論文をまとめ、公表することを最優先する。その後、これを土台にした新しい展開の道筋が見えてきているので、その解析にも着手したい。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた物品費や旅費などについては他の財源を充当したため、次年度使用額が生じた。
研究計画の遂行は予定どおりかやや前倒しで進んでおり、とくに左右性の解析については成果発表をする段階にある。国際会議での発表や英文原著論文として公表を進めるため、次年度使用額はそのための渡航費、英文校閲費、出版費に充当する予定である。
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