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2014 Fiscal Year Annual Research Report

脊椎動物胚発生の進化発生学的理解を目指す

Research Project

Project/Area Number 24570243
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

入江 直樹  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10536121)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords進化発生学 / 発生 / 進化 / バイオインフォマティクス
Outline of Annual Research Achievements

本課題は、動物進化と個体発生の関係性の定式化を目指した研究である。これまで脊椎動物の発生過程と進化の関係に関しては発生砂時計モデルが妥当であることを示してきたが、今回、発生タイムテーブルの遺伝子発現情報による異種間対応付け、そしてボディプラン成立期とされる咽頭胚期に特徴的な遺伝子セットの同定などを目標とした。
本課題では、進化的分岐後にゲノムの倍加を起こしたにも関わらず形態的に非常に似た状態を保存しているニシツメガエルとアフリカツメガエルを主な対象として研究を行った。
実験としては発生期の全胚由来RNAseqデータによる遺伝子発現量の包括的推定をもとにした。
カエル2種の発生段階ごとの遺伝子発現情報を比較解析した結果により、発生段階特異的な遺伝子発現情報を用いた場合、これまでの比較形態学的な発生タイムテーブルの対応付けから予想される発生段階の対応関係が検出できることが判明した。今回の異種間対応関係の検出は、検定できないなどの従来法の弱点を克服するものであり、異種間比較により適した情報であると期待される。進化を通してどのように発生過程が変更されてきたのかを追う上で、有用なツールとなることが期待される。
また、脊椎動物分岐から考えると比較的近年に分岐した2種であるが、これら2種においても発生砂時計モデルが予測する通り、器官形成期(ファイロティピック段階)が保存されていることが判明した。脊椎動物全体で保存された胚段階を同定した時期と重なっており、ファイロテイィピック段階が進化的スケールによらない、いわば“しつこい保存”を示すことが明らかとなった。成体となってからの自然選択だけでなく、発生期のなんらかの要因にて、こうした保存が起こっている可能性も考えられる。また、こうした胚段階に保存されている遺伝子セットとして転写因子など遺伝子制御に関与する遺伝子が多い傾向にあることも掴んでいる。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Unexpected link between polyketide synthase and calcium carbonate biomineralization2015

    • Author(s)
      Motoki Hojo, Ai Omi, Gen Hamanaka, Kazutoshi Shindo, Atsuko Shimada, Mariko Kondo, Takanori Narita, Masato Kiyomoto, Yohei Katsuyama, Yasuo Ohnishi, Naoki Irie and Hiroyuki Takeda
    • Journal Title

      Zoological Letters

      Volume: 1 Pages: 1-16

    • DOI

      10.1186/s40851-014-0001-0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Three crocodilian genomes reveal ancestral patterns of evolution among archosaurs2014

    • Author(s)
      Richard E.G, (43 middle authors), Naoki Irie, Erich DJ, Christopher AB, Carl JS, Fiona MM, Brant CF, Federico GH, Travis CG, Toni G, Benedict P, and David AR
    • Journal Title

      Science

      Volume: 346 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1126/science.1254449

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The developmental hourglass model: a predictor of the basic body plan?2014

    • Author(s)
      Naoki Irie*, and Shigeru Kuratani
    • Journal Title

      Development

      Volume: 141 Pages: 4649-4655

    • DOI

      10.1242/dev.107318

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Evolutionary Origin of the Vertebrate Body Plan: The Problem of Head Segmentation2014

    • Author(s)
      Takayuki Onai, Naoki Irie, and Shigeru Kuratani
    • Journal Title

      Annual Review of Genomics and Human Genetics

      Volume: 15 Pages: 443-459

    • DOI

      10.1146/annurev-genom-091212-153404

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Turtle ghrelin2014

    • Author(s)
      Juan Pascual-Anaya, Amonida Zaddissa, Bronwen Aken, Guojie Zhang & Naoki Irie*
    • Journal Title

      Nature Genetics

      Volume: 46 Pages: 526-526

    • DOI

      10.1038/ng.2988

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] In search for more ancestral embryos2015

    • Author(s)
      Naoki Irie
    • Organizer
      CDB Symposium 2015
    • Place of Presentation
      理化学研究所 多細胞システム形成研究センター(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-03-13 – 2015-03-15
    • Invited
  • [Presentation] 動物進化と個体発生の統合的理解に向けて2014

    • Author(s)
      入江直樹
    • Organizer
      第37回 日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2014-11-25 – 2014-11-27
  • [Presentation] Easily changed early embryogenesis?2014

    • Author(s)
      Naoki Irie
    • Organizer
      X Meeting of the Spanish Society for Developmental Biology 2014
    • Place of Presentation
      マドリッド(スペイン)
    • Year and Date
      2014-10-13 – 2014-10-15
  • [Presentation] 大規模トランスクリプトームから挑む進化発生学の古典問題2014

    • Author(s)
      入江直樹
    • Organizer
      日本遺伝学会 第86回大会
    • Place of Presentation
      長浜バイオ大学(滋賀県長浜市)
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • Invited
  • [Presentation] Remaining questions of the developmental hourglass model2014

    • Author(s)
      Naoki Irie
    • Organizer
      Euro EvoDevo 2014
    • Place of Presentation
      ウィーン(オーストリア)
    • Year and Date
      2014-07-22 – 2014-07-25

URL: 

Published: 2016-06-01  

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