脊椎動物の初期背側決定機構の解析

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21370103
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 日比 正彦 名古屋大学, 生物機能開発利用研究センター, 教授 (40273627)
• Keywords: 体軸形成 / 背側決定 / 微小管 / モータータンパク質 / Wnt / 変異体 / ゼブラフィッシュ / アフリカツメガエル

Research Abstract

魚類・両生類においては、からだの背腹軸の決定は受精直後に起こると考えられている。これまでの研究から、受精卵植物極に存在する背側決定因子が、受精後20分後に形成される微小管束に乗って背側に移動し、背側胚盤細胞でWnt/β-catenin経路を活性化することで背側特異的遺伝子の発現を誘導し、背側軸を形成すると考えられてきた。我々は、背側が形成されないゼブラフィッシュ母性遺伝子効果変異体tokkaebiを解析することで、微小管依存性モータータンパク質Kinesin Iのリンカー分子Syntabulinが、ゼブラフィッシュの初期背側決定に重要な役割を果たしていることを見出してきた。さらに、微小管プラス端に結合するEB1タンパク質とEGFPとの融合タンパク質EB1-GFPを発現する受精卵を解析し、受精後20分後に、予定背側領域に向かって微小管プラス端を伸長することを明らかにした。これらのデータは、植物極に存在する背側決定因子が、微小管上でKinesin IとSyntabulinの複合体によって、予定背側領域に運搬されることを示唆した。本年度は(1)予定背側に向かって一方向性に微小管が形成されるメカニズム、および(2)Kinesin IとSyntabulinの複合体によって運搬される背側決定因子に関して解析を行った。(1)卵黄植物極には体軸形成に関与する遺伝子のmRNAのいくつかが局在することが知られている(syntabulin mRNAも植物極に局在)。(1)アフリカツメガエルの卵で植物極に局在することが知られるcalmodulin kinase 2g (camk291)のmRNAが、ゼブラフィッシュの卵でも植物極に存在していることを見出した。神経組織の軸索伸長においてCamkは微小管形成に関与していることから、camk291が受精によって引き起こされるCa2+シグナルに反応し、植物極の一方向性の微小管形成を制御している可能性が示唆された。(2)tokkaebi同様に背側が形成されない母性遺伝子効果変異体hecateの責任遺伝子はGrip2 (glutamate receptor interacting protei2)をコードしているが、我々はSyntabulinとGrip2が複合体を作ることを見出した。我々の結果はKinesin I/Syntabulin/Grip2の複合体が、Wnt8aを含む細胞内小胞を輸送することを示唆した。

Research Products

• [Journal Article] Lesion-induced generation of interneuron cell types in specific dorso-ventral domains in the spinal cord of adult zebrafish (2012)
  • Author(s): Kuscha, V., Fraser, S. L., Dias, T. B., Hibi, M., Becker, T., and Becker, C. G.
  • Journal Title: J. Comp. Neurol
  • DOI: DOI:10.1002/cne.23115
• [Journal Article] The Medaka zic1/zic4 Mutant Provides Molecular Insights into Teleost Caudal Fin Evolution (2012)
  • Author(s): Moriyama, Y., Kawanishi, T., Nakamura, R., Tsukahara, T., Sumiyama, K., Suster, M. L., Kawakami, K., Toyoda, A., Fujiyama, A., Yasuoka, Y., Nagao, Y.*, Sawatari, E., Shimizu, A., Wakamatsu, Y., Hibi, M., Taira, M., Okabe, M., Naruse, K., Hashimoto, H., Shimada, A., and Takeda, H.
  • Journal Title: Curr. Biol Volume: 22 Pages: 601-601
  • DOI: DOI:10.1016/j.cub.2012.01.063
• [Journal Article] Dynamic changes in the gene expression of zebrafish Reelin receptors during embryogenesis and hatching period (2012)
  • Author(s): Imai, H.
  • Journal Title: Development, Growth & Differentiation Volume: 54 Pages: 256-263
  • DOI: 10.1111/j.1440-169X.2012.01327.x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Genetic control for formation of cerebellar neural circuits in zebtafish and medaka (2012)
  • Author(s): Hibi, M.
  • Organizer: GCOE International Symposium ; Formation and Function of Brain Networks : From Genes to Behaviors
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-01-12
• [Presentation] Signaling and gene cascades controlling embryonic polarity (2011)
  • Author(s): Hibi, M.
  • Organizer: Karin Lab Symposium
  • Place of Presentation: La Jolla, California, USA
  • Year and Date: 2011-11-19
• [Presentation] Development of cerebellar neural circuits in zebrafish and medaka (2011)
  • Author(s): Hibi, M.
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2011-09-15
• [Presentation] Genetic control of cerebellar neural circuits in zebrafish and medaka (2011)
  • Author(s): Hibi, M.
  • Organizer: The 5^<th> Asia Oceania Zebrafish Meeting
  • Place of Presentation: 北京
  • Year and Date: 2011-08-27
• [Presentation] Microtubule-dependent dorsal determination in zebrafish (2011)
  • Author(s): Seki, R.
  • Organizer: 第44回日本発生生物学会年会
  • Place of Presentation: 沖縄
  • Year and Date: 2011-05-20