Mechanisms of embryonic (animal-vegetal and left-right) axes determination during oogenesis and embryogenesis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H03234
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Nishida Hiroki 大阪大学, 大学院理学研究科, 名誉教授 (60192689)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 今井 薫 (佐藤薫) 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00447921) ; 小沼 健 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30632103)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 胚発生 / ホヤ / オタマボヤ / 胚軸 / 動植軸 / 左右非対称性 / 卵形成

Outline of Final Research Achievements

Animal embryos are characterized by three embryonic axes, animal-vegetal (A-V) axis, an axis perpendicular to the A-V axis, and left-right (L-R) axis. It is essential to understand how these axes are established. Unfertilized eggs of every animal already have the A-V axis. Three germ layers are positioned along this axis, and gastrulation starts at the vegetal pole. It has been elusive how the A-V axis is established as the axis are established in the ovary before spawning. In this project, we approached the mechanism of the A-V axis establishment in ascidians and appendicularians.
The L-R symmetry is broken using ciliary movement in many vertebrates. Ascidians, which is a member of chordates, also utilize cilia, but in a different way to vertebrates. We also approached molecular and cellular mechanisms of the L-R asymmetry formation in ascidians and appendicularians.

Free Research Field

発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動植軸の研究は多いが、最初に卵母細胞の対称性がどのようにして破られるのかの研究はほとんどなかった。本研究では卵内で局在する植物半球決定因子の同定までは至らなかったが、得られた結果は将来の研究につながっていくと期待される。左右軸の形成に関しても、我々の発見した神経胚回転はユニークな左右軸決定機構であり、脊索動物の左右軸形成機構の進化に関する考察で注目を集めている。また、オタマボヤは我々とノルウェーの研究室が先導し、新しい脊索動物のモデルとして注目されている。本研究によりホヤと脊椎動物を含む脊索動物門に関して、胚軸決定機構の比較が可能になり、脊索動物門の進化についても、推測することが可能になった。