2012 Fiscal Year Research-status Report
魚鱗の再生と両生類変態期の後肢形成を骨形成モデルとしたメラトニンの制御機構の解明
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24570068
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
服部 淳彦 東京医科歯科大学, 教養部, 教授 (70183910)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田渕 圭章 富山大学, 生命科学先端研究センター, 准教授 (20322109)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 再生鱗 / 時計遺伝子 / 骨芽細胞 / 隆起線 / 硬組織形成 |
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| Research Abstract |
本研究は、骨形成の２大様式である「膜性骨化」と「軟骨性骨化」に対するメラトニンと時計遺伝子による制御機構を解明するものである。本年度は、「膜性骨化」に対する概日時計による制御機構を明らかにするための実験を行った。これまでの研究において、12時間明：12時間暗の24時間周期や恒明条件下においては、再生鱗に存在する隆起線（成長線）は、1日に1本ずつ外側に形成されることを明らかにしており、またその時、少なくとも再生鱗のper-3の遺伝子発現に明瞭な概日リズムを観察している。
そこで、本年度は、再生鱗における概日リズムに関与する時計遺伝子として、per1～3と骨芽細胞関連遺伝子(dlx5、typeIcollagen、osteocalcin、ALP)の発現リズムをリアルタイムPCRで調べた。再生14日目においては、時計遺伝子のper3と骨芽細胞関連遺伝子のdlx5、typeIcollagenの発現が明瞭な概日リズムを示した。次に、10Ｌ10Ｄ（20時間周期）と14Ｌ14Ｄ（28時間周期）の24時間以外の日周期で飼育した時の隆起線形成状態を観察した。その結果、20時間及び28時間周期に同調した個体の隆起線の本数は、24時間周期の本数と比較すると、20時間周期では約2本多く、28時間周期では約１本少ないことが明らかとなった。また、一部を切除した鱗を自家移植し、切除された部分に形成される再生鱗を観察すると、通常形成される再生鱗の構造と同じ、中央部では亀甲様構造が、端では隆起線が再生されることが明らかとなった。
これらの結果は、時計遺伝子per3と骨芽細胞関連遺伝子のdlx5、typeIcollagenが隆起線形成の日周性を制御している可能性を示すものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目標の一つである再生鱗形成の日周性に関与する時計遺伝子と骨芽細胞関連遺伝子の発現リズムの解析に関して、本年度はper1～3とdlx5、typeIcollagen、osteocalcin、ALPについて終了した。また、10Ｌ10Ｄ（20時間周期）や14Ｌ14Ｄ（28時間周期）のように２４時間以外の日周期で飼育した時の隆起線形成状態の観察に関しても、当初はデータの振れが大きく上手く行かなかったが、各個体のアクトグラムを取る方法を導入することによって同調した個体だけを選ぶことができ、その結果、ほぼ予想通りの結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の目標の一つである再生鱗形成の日周性に関与する時計遺伝子と骨芽細胞関連遺伝子の発現リズムの解析に関しては、新たに時計遺伝子としてCry1ab, Cry2ab, clook, Bmal1を調べ、骨芽細胞関連遺伝子としては転写調節因子のRunx2a, Runx2b, osterix について調べる予定である。また、一部を切除した鱗を自家移植し、切除された部分に形成される再生鱗を観察した結果、通常形成される再生鱗の構造と同じ、中央部では亀甲様構造が、端では隆起線が再生されたことから、鱗を収納するポケットの構造が再生鱗の形作りに重要である可能性が出てきたので、走査型電子顕微鏡を使ってポケット内の構造を観察する予定である。さらに、メラトニンを作用させる実験も行う予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
これらの研究を行う機器備品はすでに当研究室に揃っているので、研究費は、消耗品と学会発表等の旅費にあてる予定である。
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[Journal Article] Expression of osteoblastic and osteoclastic genes during spontaneous regeneration and autotransplantation of goldfish scale: A new tool to study intramembranous bone regeneration.2012
Author(s)
Thamamongood, T.A., Furuya, R., Fukuba, S., Nakamura, M., Suzuki, N. and Hattori, A.
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Journal Title
Bone
Volume: 50
Pages: 1240-1249
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cloning of two members of the calcitonin receptor family from stingray, Dasyatis akajei: Possible physiological roles of the calcitonin family in osmoregulation.2012
Author(s)
Suzuki, N., Sekiguchi, T., Satake, H., Kato, K., Nishiyama, Y., Takahashi, H., Danks, J.A., Martin, T.J., Hattori, A., et al.
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Journal Title
Gene
Volume: 499
Pages: 90-95
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Excellent thermal control ability of cell biology experiment facility (CBEF) on ground basis experiments and board experiments in kibo of the international space station.2012
Author(s)
Yano, S., Masuda, D., Kasahara, H., Omori, K., Higashibata, A., Asashima, M., Ohnishi, T., Yatagai, F., Kamisaka, S., Furusawa, T., Higasitani, A., Shimazu, T., Hattori, A., et al.
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Journal Title
Biol. Sci. Space
Volume: 26
Pages: 12-20
Peer Reviewed
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[Journal Article] Osteoblasts and osteoclasts in goldfish regenerating scales respond to mechanical loading: Analysis of osteoblastic and osteoclastic marker mRNA expression.2012
Author(s)
Kitamura, K., Satoh, Y., Inari, M., Takahira, K., Okesaku, W., Endo, M., Yano, S., Yamamoto, T., Kaminishi, A., Akatsuka, R., Hattori, A. et al.
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Journal Title
Biol. Sci. Space
Volume: 26
Pages: 42-46
Peer Reviewed
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[Journal Article] Determination of calcium sensing receptor in the scales of goldfish and induction of its mRNA expression by acceleration loading.2012
Author(s)
Kakikawa, M., Yamamoto, T., Chowdhury, V.S., Satoh, Y., Kitamura, K., Sekiguchi, T., Funahashi, H., Omori, K., Endo, M., Yano, S., Yamada, S., Hayakawa, K., Hattori, A. et al.
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Journal Title
Biol. Sci. Space
Volume: 26
Pages: 26-31
Peer Reviewed
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[Presentation] Polychlorinated biphenyl disrupts bone metabolism in goldfish.2012
Author(s)
Yachiguchi, K., Matsumoto, N., Haga, Y., Suzuki, M., Matsumura, C., Tsurukawa, M., Okuno, T., Nakano, T., Kawabe, K., Kitamura, K., Toriba, A., Hayakawa, K., Hattori, A. and Suzuki, N.
Organizer
7th International PCB Workshop
Place of Presentation
Arcachon, France
Year and Date
20120527-20120531
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[Presentation] The connection between the periodicity of incremental lines in the tooth dentin and the regulation by melatonin.2012
Author(s)
Mishima, H., Hattori, A., Suzuki, N., Tabata, M.J., Kakei, M., Miake, Y. and Suzuki, M.
Organizer
39th Annual Congress of The European Calcified Tissue Society
Place of Presentation
Stockholm, Sweden
Year and Date
20120519-20120523
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