Mechanisms driving regeneration starting from limb regeneration-specific transcription factors, and restoring the regenerative capacity in metamorphosed frogs

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06664
• 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: Kawasumi Aiko 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, 訪問研究員 (80625484)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 四肢再生 / 形態形成 / ゲノム編集 / トランスクリプトーム解析 / RNA-seq / アフリカツメガエル / ネッタイツメガエル

Outline of Final Research Achievements

We identified X1 and X2 as "genes with specific expression in Xenopus Laevis regenerating limb" and analyzed their functions.
Loss-of-function analysis in larvae and gain-of-function analysis in metamorphosed frogs suggested that X1 and X2 regulate distal/posterior patterning gene expressions in a limb regeneration specific manner, implying that X1 and X2 are important genes for initiating morphogenetic gene expressions during limb regeneration.

Free Research Field

再生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

変態後のカエルでは不完全な後肢再生しか起こせない(指のない1本の棒状の後肢が再生)。本研究では変態後のカエルで人為的に単一遺伝子（X1またはX2）を発現させることで、先端が3本に分かれた後肢を再生させることができた。このように単一遺伝子の導入のみで再生能力の向上を成し遂げられたのは世界初である。また本研究では四肢再生におけるX1とX2を起点とした「四肢再生時に形態形成機構を再駆動させる分子機構」を詳細に明らかにしつつあり、ツメガエルに完全な再生をさせるための大きな手がかりとなることが予想される。