2021 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of retinoic acid gradients underlying the mouse limb formation
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19K06699
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
下薗 哲 国立研究開発法人理化学研究所, 脳神経科学研究センター, 研究員 (40391982)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | FRET / レチノイン酸 / 肢芽 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
レチノイン酸は、動物が摂取したビタミンAが体内において代謝され生合成される生理活性物質である。レチノイン酸は多くの生命現象に関与するが、その一つが脊椎動物発生時の形態形成における働きである。レチノイン酸は体内において濃度勾配を形成し、その濃度勾配によって体の領域を決定する。したがって妊娠中に過剰なレチノイン酸を摂取すると胎児に奇形をもたらすことがある。このようにレチノイン酸は形態形成において重要な働きをしていながら、その分布、特に生きている動物における分布は未解明であった。
申請者は、遺伝子にコードされたレチノイン酸プローブ、GEPRAを開発し、ゼブラフィッシュにおいて脳の形態形成とレチノイン酸濃度勾配との関係を定量的に示してきた。その後、GEPRAを哺乳類に適するように改良しmGEPRAを開発した。mGEPRAを発現するトランスジェニックマウスを用いて、心臓や脳下垂体、生殖腺などの器官におけるレチノイン酸分布を可視化することに成功した。特に本研究においては、四肢の発生に着目して研究を行った。レチノイン酸が形態形成に重要であることがよく知られているためである。
当初は前後軸に沿ったレチノイン酸の濃度勾配が存在する可能性を検討した。前後軸に沿ったレチノイン酸濃度勾配の存在が提案され、その後、否定された経緯がある。高感度なmGEPRAを用いれば、否定された前後軸に沿ったレチノイン酸濃度勾配を検出できる可能性を考えたためである。しかしながら、mGEPRAによっても前後軸に沿ったレチノイン酸濃度勾配は検出されなかった。一方で、遠近軸（肩から指先の方向）に沿って、これまで想定されているSource-Sinkモデルでは説明のできないレチノイン酸分布を発見することに成功した。更にこのレチノイン酸分布のメカニズムを解析するために組織学的解析を行った。
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Research Products
(2 results)
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[Journal Article] A highly photostable and bright green fluorescent protein2022
Author(s)
Hirano Masahiko、Ando Ryoko、Shimozono Satoshi、Sugiyama Mayu、Takeda Noriyo、Kurokawa Hiroshi、Deguchi Ryusaku、Endo Kazuki、Haga Kei、Takai-Todaka Reiko、Inaura Shunsuke、Matsumura Yuta、Hama Hiroshi、Okada Yasushi、Fujiwara Takahiro、Morimoto Takuya、Katayama Kazuhiko、Miyawaki Atsushi
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Journal Title
Nature Biotechnology
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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