2021 Fiscal Year Research-status Report
Developmental regulatory mechanisms of hypobranchial muscles with evolutionary perspectives
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19K06683
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
日下部 りえ 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 (70373298)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ヤツメウナギ / 円口類 / 軟骨魚類 / 鰓下筋 / 形態進化 / 骨格筋 / 舌筋 / 神経堤細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
頭部および頸部に存在する鰓下筋群（哺乳類では舌筋および舌骨下筋群が含まれる）は、脊椎動物で広く保存され、機能的・形態的に特殊な筋肉である。その発生過程は、筋芽細胞が後頭部の体節から脱上皮化し、咽頭の後方を迂回して長距離を移動するというもので、頭部筋などよりは四肢筋に類似するものである。本研究では、鰓下筋の形成を可能にした遺伝子プログラムが、脊椎動物の複雑で多様な形態に寄与したことを示し、脊椎動物の複雑な形態進化の過程を明らかにすることを目指す。令和3年度は、円口類である日本産カワヤツメLethenteron camtschaticumの胚を用い、鰓下筋や四肢筋などの発生に関わる遺伝子を新規に単離し、発現パターンを調べた。また、レチノイン酸が制御するパターニング機構に着目し、鰓弓筋の形成が影響を受けることを示唆するデータを得た。さらに筋のみならず腱および腱の前駆細胞に特異的に発現する新規遺伝子を単離し、発現パターンを明らかにすることにより、鰓下筋周辺の非筋細胞の移動や分化の状態を解析した。さらに、真骨魚類メダカについて、鰓下筋の形成に関与する新規遺伝子を単離し、発現パターンを明らかにした。これらの遺伝子は多くが重複しており、分子系統樹解析によって、重複のタイミングと形態の複雑さとの対応についての考察を行なっている。また、これらの遺伝子についてCRISPR/Cas9を用いた遺伝子破壊実験を行い、固定した胚についてジェノタイピングおよび表現型の解析を現在進めている。
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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
本年度にはパートタイム実験補助者の協力を得て、ヤツメウナギ胚を用いた新たな実験手法（薬剤処理と免疫染色）を確立することができた。これにより、鰓下筋群の発生に関わる新たな遺伝子プログラムが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
体節筋での機能が知られている遺伝子、腱の形成に必須な遺伝子、また軟骨分化に必須な遺伝子の発現パターンを詳細に調べる。得られた結果から、鰓下筋の各領域が分化し、鰓弓部の骨格と連携を作り出す際の、時空間的な関係を明らかにする。ヤツメウナギ胚が順調に入手できればレポーター遺伝子のインジェクションや、細胞標識により、神経堤細胞の移動経路を調べ、薬剤処理による影響を観察する。
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| Causes of Carryover |
令和3年度に使用した試薬類などは、前年度からの残りで大半がまかなえた。また顕微鏡・飼育設備・などの大型機器も既存のもので充足された。またコロナ禍により、引き続き学会などがリモートになり、出張する必要がなかった。
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