GENETIC ANALYSIS OF AXIS FORMATION IN VERTEBRATES USING MEDAKA

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project/Area Number: 20247030
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Developmental biology
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: TAKEDA Hiroyuki The University of Tokyo, 大学院・理学系研究科, 教授 (80179647)
• Project Period (FY): 2008 – 2011
• Keywords: 器官形成 / 左右軸 / 背腹軸 / メダカ / 突然変異体

Research Abstract

(1)左右軸変異体ktuの原因遺伝子の機能解析を行う。これまでの表現型の解析からKtuは繊毛・鞭毛のダイニンアーム形成に必須な新規タンパク質であり、その分布は細胞質中だけにみられる。特に繊毛研究のツールが少ないメダカを離れて、主にマウスとクラミドモナスを用いてさらなる機能解析を実施する。
ktu変異体は、ヒトにおいて高頻度に(1:1000 live birth)発症し、治療法がない多発性嚢胞腎(PKD)を必ず発症する。この発症過程を、メダカの透明な特性を生かして、ktu変異を導入した透明メダカ+GFPトランスジェニック個体(腎臓が特異的にGFPを発現する系統は樹立済み)のライブイメージングで解析する。並行して、画像解析ソフトを用いた組織学的解析も行う。
(2)左右軸変異体abcの原因遺伝子も機能未知のタンパク質をコードしていることが判明している。ドメイン構造からイオンチャンネルに関係した膜タンパク質であると予想されている。本研究では、左右軸変異体abcの原因遺伝子の機能を解析し、左右軸形成メカニズムに迫る。
(3)メダカDa変異体はZic遺伝子の調節領域の異常により、体節背側での発現が消失して、その結果体幹部の背腹軸異常がおこると考えられている。本研究では、体節エンハンサーの特定とDa変異の確定を目指し、後期発生のおける背腹軸形成にメカニズムを解明する。具体的には、体節細胞の移植実験を野生型と変異体間で実施し、体節が体型と色素細胞の変化の直接の原因かどうか特定する。また、medaka microarrayを用いて、野生型とDa胚体節間で網羅的な遺伝子発現プロフィールを比較する。

Research Products

• [Journal Article] Pkd1l1 complexes with Pkd2 on motile cilia and functions to establish the left-right axis. (2011)
  • Author(s): Kamura,K., Kobayashi, D., Uehara, U.,Koshida, S., Iijima, N., Kudo, A.,Yokoyama T., Takeda, H.
  • Journal Title: Development 138 Pages: 1121-1129
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The art of medaka genetics and genomics : what makes them so unique? (2010)
  • Author(s): Takeda H., Shimada, A.
  • Journal Title: Ann Rev Genet 44 Pages: 217-241
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-cell analysis of somatotopic map formation in the zebrafish lateral line system. (2010)
  • Author(s): Sato, A., Koshida, S., Takeda, H.
  • Journal Title: Dev Dyn 239 Pages: 2058-2065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Emergence of traveling wave in the zebrafish segmentation clock. (2010)
  • Author(s): Ishimatsu, K., Takamatsu, A., Takeda,H.
  • Journal Title: Development 137 Pages: 1595-1599
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] FAK-mediated extracellular signals are essential for interkinetic nuclear migration and planar divisions in the neuroepithelium. (2010)
  • Author(s): Tsuda, S., Kitagawa, T., Takashima, S., Asakawa, S., Shimizu, N., Mitani, H., Shima, A., Tsutsumi, M., Hori, H., Naruse, K., Ishikawa, Y., Takeda, H.
  • Journal Title: J Cell Sci 123 Pages: 484-496
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ktu/PF13 is required for cytoplasmic pre-assembly of axonemal dyneins. (2008)
  • Author(s): Omran, H., Kobayashi, D., Olbrich, H.,Tsukahara, T., Loges, N. T., Hagiwara, H., Zhang, Q., Leblond, G., Toole, E.O', Hara, C., Mizuno, H., Kawano, H., Fliegauf, M., Yagi, T., Koshida, S., Miyawaki, A., Zentgraf, H., Seithe, H., Reinhardt, R., Watanabe, Y., Kamiya, R., Mitchell, D.R., Takeda, H.
  • Journal Title: Nature 456 Pages: 611-616
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mesodermal origin of scales and fins of the medaka-Insight into origin and evolution of mineralized skeleton in vertebrates (2011)
  • Author(s): Takeda, H.
  • Organizer: JSDB-GFE Joint Meeting of Developmental Bioligy
  • Place of Presentation: Dresden,Germany
  • Year and Date: 20110323-20110326
• [Presentation] Embryonic origin of osteoblasts in scales and fins of medaka fish (2010)
  • Author(s): Shimada, A., Kawanishi, T., Inohaya, K., Takeda, H.
  • Organizer: 2010 SDB-JSDB Joint Meeting
  • Place of Presentation: Albuquerque, U.S.A.
  • Year and Date: 20100805-20100809
• [Presentation] zic1 and zic4 expression in the somite regulates dorsalization of the fish trunk structures (2010)
  • Author(s): Kawanishi, T., Moriyama, Y., Nakamura, R., Shimada, A., Takeda, H.
  • Organizer: 2010 SDB-JSDB Joint Meeting
  • Place of Presentation: Albuquerque, U.S.A.
  • Year and Date: 20100805-20100809
• [Presentation] The zic genes as master regulators in dorsoventral patterning of the fish trunk structures (2010)
  • Author(s): Moriyama, Y., Nakamura, R., Kawanishi, T., Shimada, A., Takeda, H.
  • Organizer: 2nd Joint Meeting of the SFBD and JSDB
  • Place of Presentation: Paris, France
  • Year and Date: 20100526-20100528
• [Presentation] Single-Cell Analysis of Somatotopic Map Formation in the Zebrafish Lateral Line System (2010)
  • Author(s): Sato, A., Koshida, S., Takeda, H.
  • Organizer: 2nd Joint Meeting of the SFBD and JSDB
  • Place of Presentation: Paris, France
  • Year and Date: 20100526-20100528