2018 Fiscal Year Research-status Report

脊索形質獲得の分子基盤：脊索動物の誕生・起源・進化

Research Project

Project/Area Number	18K06370
Research Institution	National Institute for Basic Biology
Principal Investigator	高橋弘樹基礎生物学研究所, 形態形成研究部門, 助教 (40283585)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	脊索動物 / ホヤ / ナメクジウオ / ヒトデ
Outline of Annual Research Achievements	脊索は脊索動物体制における中軸器官であると同時に、脊索動物を特徴付ける最も重要な形質である。したがって、脊索形成の分子メカニズムを明らかにすることは脊索動物体制の解明につながると同時に、脊索動物進化のメカニズムの理解にも直結する。脊索形成にはT-box転写因子であるBrachyuryが重要な役割を果たす。しかし、Brachyuryの役割は脊索形成に特化したものではなく、もともと原腸形成に関連した役割を持っていたものが、脊索動物進化の過程で脊索形成に関わったものと考えられる。これまで、ナメクジウオのBrachyury遺伝子の発現制御解析をカタユウレイボヤ胚を用いて解析を進めてきた。研究をさらに推進するにあたり、新たにナメクジウオ胚を用いた解析を試みた。中国アモイ大学(Xiamen University)ではナメクジウオの飼育システムが確立しており、ナメクジウオ胚を用いた実験が可能である。そこで、ナメクジウオBrachyury遺伝子を用いたナメクジウオ胚を用いたレポーターアッセイ実験を遂行した。その結果、ナメクジウオ胚におけるレポーター遺伝子の発現にBrachyury遺伝子の上流領域に脊索、筋肉、尾芽での発現を誘導する領域が含まれていることを示唆する結果を得た。しかし、ナメクジウオ胚において他部位での異所的な発現が検出されることからアッセイ系の改良が必要である。さらに、脊索を持たない近縁の棘皮動物ヒトデのBrachyury遺伝子の上流領域の解析も進めており、ホヤ胚を用いた解析で興味深い結果を得ている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason まず脊索動物門(ナメクジウオ、ホヤ、メダカ)の脊索形質の分子的基盤を明らかにすることを試みる。次に脊索形成の分子メカニズムを尾索動物(ホヤ)を用いて解析する。さらに、脊索動物と脊索を持たない近縁の半索動物・棘皮動物(ギボシムシ、ヒトデ)を用いて脊索形成遺伝子ネットワーク進化の解明を目指している。今年度は中国アモイ大学でナメクジウオ胚を用いたレポーターアッセイ実験を遂行できた。さらに、ヒトデのBrachyury遺伝子の上流領域の解析も進めており、ホヤ胚を用いた解析で興味深い結果を得ており、研究の進歩状況は、おおむね順調に進展しているといえる。
Strategy for Future Research Activity	これから研究期間内に研究課題に取り組み目的を達成するために、以下の3つのアプローチによって研究を推進する。 1. 頭索・尾索・脊椎動物の脊索形質の分子基盤 : 脊索特異的遺伝子解析 2. 脊索形成の分子機構・脊索遺伝子機能解析 : 発生生物学的解析 3. 脊索形成遺伝子ネットワーク進化 : 遺伝子発現制御解析特に進展が見込まれる1.2のアプローチによる研究に関して重点的に進める。
Causes of Carryover	予定していた物品費のシークエンス関連試薬の支出が抑えられたために次年度使用額が生じた。研究の進展に伴い物品費として関連試薬購入費に充てるとともに、研究成果発表のための国際学会参加の旅費に支出する計画である。