2020 Fiscal Year Annual Research Report
Testing the recapitulation tendency in vertebrate embryogenesis by analyzing developmental patterns of gene regulatory activities
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18K14711
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
上坂 将弘 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 研究員 (20756499)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 進化発生学 / 進化 / 発生 / 反復説 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、「発生過程は、進化的に古い変更が先に、新しい変更が後に反映されながら進行する」という反復傾向を、脊椎動物の発生過程に着目し、発生に関わるゲノム領域の進化的経緯を調べることにより検証を行った。
近年の遺伝子発現プロファイルの比較から、発生中期（咽頭胚期）が、初期や後期と比較して、脊椎動物の進化を通して変化してこなかったことが明らかになってきた。この咽頭胚期以降の発生過程において、まるで進化の歴史を繰り返すようにも見える形態発生の例がこれまでに複数報告されてきた。一方で、この反復傾向に反する例も報告されており、その真偽は未決着のままで、反復傾向の存在の定量的が検証が待たれていた。そこで本研究では、従来の発生反復説を支持する形質の枚挙する研究とは異なり、進化の過程で獲得してきた遺伝子制御領域の使われ方に着目して、反復説の妥当性を検証した。
これまでの研究から、脊椎動物の後期発生過程において、進化的に古いゲノム領域が先に、新しいゲノム領域が後にクロマチン状態がオープンになる傾向が観察された。また、ゲノム全体だけでなく、転写開始点から離れたオープンクロマチン領域のみに着目してもこの反復傾向が見られたことから、エンハンサーの活性化パターンも進化的年代と相関する可能性が示唆された。
これまでの解析では胚全体に着目して解析を行ってきたが、今年度では更に各器官単位での発生においても同様の傾向が現れるかをマウスの複数の器官発生のATAC-seqデータを用いて解析した。その結果、前脳や後脳、肝臓、肺では反復傾向を示唆するオープンクロマチンプロファイルが見られたが、中脳や心臓、腎臓、腸などでは反復傾向が支持されなかった。反復が見られる器官と見られない器官の差については未だ明らかにはなっていないが、本データから、反復傾向は少なくとも器官単位で見られる現象である可能性が考えられた。
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