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2011 Fiscal Year Annual Research Report

トランスジェニック技術を用いた軟体動物貝殻形成遺伝子の機能解析

Research Project

Project/Area Number 23244101
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

遠藤 一佳  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80251411)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 棚部 一成  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (20108640)
Keywords貝殻形成 / 形態進化 / バイオミネラリゼーション / 軟体動物 / 貝殻基質タンパク質 / らせん成長 / 進化発生学 / 遺伝子組換体
Research Abstract

巻貝類については,これまでの研究から貝殻腺や外套膜における貝殻の成長勾配を生み出し,規則的な螺旋成長への関与が示唆される遺伝子dpp,およびその上流遺伝子や関連因子と推察されるnodal, engrailed, レチノイン酸等について,発現解析と機能解析を行った.また,dpp遺伝子との関連が予想される遺伝子の探索を行なうため,次世代シーケンサーを用いたEST解析を笠型の貝殻を持つセイヨウカサガイ(Patella vulgata)と螺旋状に貝殻が巻くタケノコモノアガイ(Lymnaea stagnalis)について行なった.その結果,セイヨウカサガイにおいて,貝殻形成への関与が期待されるengrailedとその上流と考えられるレチノイン酸経路の関連遺伝子(レチノイン酸合成酵素cyp26,レチノイン酸分解酵素Aldhla2,Hox2,3,4,5)および,その他の初期発生時の形態形成に重要な数多くの遺伝子(soxB,goosecoid,brachury,pitx)の単離を行なうことができた.また,レチノイン酸経路を詳しく調べるために,セイヨウカサガイの胚をレチノイン酸あるいはレチノイン酸合成酵素阻害剤で処理し,代表的な発生ステージ(胞胚期,原腸胚期,トロコフォア期,ベリジャー期)で胚を固定し,in situハイブリダイゼーション法による遺伝子発現解析を行なった.
二枚貝類については,アコヤガイのゲノム概要配列のアノテーションを行い,本研究計画で機能解析を行うアスペイン遺伝子の他,数多くの貝殻形成関連遺伝子と初期発生の関連遺伝子を同定した.また,本研究の遺伝子機能解析で用いる各種発現プロモータ配列もアコヤガイゲノムにおいて同定した.さらに,実験室内においてアコヤガイの初期発生を行うための親貝,幼生の飼育系を確立した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初計画していた遺伝子組換え体の作出による遺伝子産物の機能解析までは研究を進めることができなかったが,プロモータ配列等を含め,そのために必要な材料をすべて整えることができたから.また,高速シーケンサーを用いた解析により,巻貝類,二枚貝類のそれぞれについて,貝殻形成への関与が疑われる遺伝子群を網羅的に得ることができ,今後の研究の見通しを立てることができたため.

Strategy for Future Research Activity

今後は,当初の計画通り,RNA干渉による遺伝子発現の阻害を行うためのコンストラクト(DNA断片)を巻貝,二枚貝それぞれのゲノムに導入し,貝殻形成に関与する遺伝子の機能解析を推進する.また,様々な阻害剤を用いた遺伝子機能解析,発現解析も平行して行い,貝殻形成の機構や遺伝子カスケードを解明したい.アコヤガイについては,動物体だけでなく,外套膜を構成する細胞の培養細胞を用いた実験を開始することも検討している.

  • Research Products

    (6 results)

All 2012 2011

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Draft Genome of the Pearl Oyster Pinctada fucata : A Platform for Understanding Bivalve Biology2012

    • Author(s)
      T.Takeuchi, T.Kawashima, R.Koyanagi, F.Gyoja, M.Tanaka, T.Ikuta, E.Shoguchi, M.Fujiwara, C.Shinzato, K.Hisata, M.Fujie, T.Usami, K.Nagai, K.Maeyama, K.Okamoto, H.Aoki, T.Ishikawa, T.Masaoka, A.Fujiwara, K.Endo, H.Endo, H.Nagasawa, S.Kinoshita, S.Asakawa, S.Watabe, N.Satoh
    • Journal Title

      DNA Research

    • DOI

      10.1093/dnares/dss005

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible functions of Dpp in gastropod shell formation and shell coiling2011

    • Author(s)
      Shimizu, K., Sarashina, I., Kagi, H., Endo, K.
    • Journal Title

      Development, Genes and Evolution

      Volume: 221 Pages: 59-68

    • DOI

      10.1007/s00427-011-0358-4

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Molecular mechanisms and evolution of shell coiling in gastropods2012

    • Author(s)
      Keisuke Shimizu, Isao Sarashina, Tetsuhiro Kudoh, Kazuyoshi Endo
    • Organizer
      5th EAFES International Congress
    • Place of Presentation
      滋賀
    • Year and Date
      2012-03-19
  • [Presentation] Possible functions of Dpp in gastropod shell formation and shell coiling2011

    • Author(s)
      Keisuke Shimizu, Isao Sarashina, Hiroyuki Kagi, Kazuyoshi Endo
    • Organizer
      The 13th European Society for Evolutionary Biology Conference
    • Place of Presentation
      ドイツ・チュービンゲン
    • Year and Date
      2011-08-21
  • [Presentation] 巻貝の貝殻が巻く分子メカニズム2011

    • Author(s)
      清水啓介, 更科功, 遠藤一佳
    • Organizer
      日本進化学会第13回大会
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2011-07-31
  • [Presentation] Possible functions of Dpp in gastropod shell formation and shell coiling2011

    • Author(s)
      Keisuke Shimizu, Isao Sarashina, Hiroyuki Kagi, Kazuyoshi Endo
    • Organizer
      The 44th Annual Meeting of Japanese Society of Developmental Biologists
    • Place of Presentation
      沖縄
    • Year and Date
      2011-05-20

URL: 

Published: 2013-06-26  

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