Visualization of retinoic acid gradients underlying the mouse limb formation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06699
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 44020:Developmental biology-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: SHIMOZONO Satoshi 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: FRET / レチノイン酸 / 肢芽

Outline of Final Research Achievements

I have developed gene-encoded probes for retinoic acid (GEPRA). Using mouse lines expressing mGEPRA (improved version of GEPRA), I aimed to find novel retinoic acid distributions in the developing limb.
First, I hypothesized retinoic acid concentration gradients along the anterio-posterior axis of the limb. While I analyzed the RA distributions by using a macro-zoom microscope and a confocal microscope, I did not find the concentration gradients. When I analized the RA distribution using acute slices across the forelimb, however, I found RA concentration gradients along the proximo-distal axis, which cannot be explained by the source-sink model. I further conducted histological analysis of the limb to reveal the mechanisms generating the gradient.

Free Research Field

発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

レチノイン酸はビタミンAを摂取した後に体内において代謝されて生成される生理活性物質である。レチノイン酸は生体内において様々な機能を果たすが、そのうちの一つが脊椎動物の発生時における形態形成における役割である。その活性のために妊娠中にレチノイン酸を大量に摂取すると奇形をもつ赤ちゃんが産まれることがある。このように重要な生理活性物質でありながら、体内分布の定量的な理解は遅れていた。申請者は、レチノイン酸を、生きたマウス胎仔において観察できる技術を開発し、レチノイン酸の効果が顕著にあらわれる四肢の解析を行った。その結果、未知のレチノイン酸濃度勾配を発見した。