Evolutionary genetic basis of developmental regulation of a novel cell type

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06757
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45010:Genetics-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Hashimoto Hisashi 名古屋大学, 理学研究科, 助教 (30359757)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇治 督 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(南勢), 主任研究員 (40372049) ; 成瀬 清 基礎生物学研究所, IBBPセンター, 特任教授 (50208089)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 色素細胞 / 転写因子 / 白色素胞 / 真骨魚類 / 進化的新奇性

Outline of Final Research Achievements

Most vertebrates have three types of pigment cells in their skin: black melanophore, silvery iridophore, and yellow xanthophore, but some teleosts have white pigment cells (leucophores) in addition. This means that a new type of cell was created during the evolution of bony fishes.
In this study, we aimed to identify the genes that enabled the evolutionary acquisition of a new cell type, using the medaka fish, which has leucophores, as a model.
By performing RNA-seq analysis on each of the four types of pigment cells, we were able to comprehensively identify a set of genes specifically expressed in each cell. Among the leucophore-specific genes were transcription factors known to regulate stem cell differentiation.

Free Research Field

発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

動物は多様な体色を持つが、それには皮膚の色素細胞の存在が不可欠である。脊椎動物の祖先はおそらく元々黒い色素細胞しか持たなかったが、進化の過程で虹色や黄色、白色などの細胞を発明し、色素細胞の多様性、さらに体色の多様性が生まれるに至った。
このような細胞多様性は、発生学的に同系列内で細胞の種類が増えることで生まれる。例えば、血液細胞の系列内で免疫細胞が多様化したのと同様である。発生において幹細胞からいろいろな種類の細胞を作り出すには細胞を特徴付ける「分化」を誘導する必要があるが、その鍵となる働きをする細胞種特異的転写因子を同定することは細胞多様性の理解につながる。