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2015 Fiscal Year Annual Research Report

鰭から四肢へー陸棲適応へ向けた形態進化ー

Research Project

Project/Area Number 25291086
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

田中 幹子  東京工業大学, 生命理工学研究科, 准教授 (40376950)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 黒川 大輔  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40342779)
村上 安則  愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (50342861)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords発生分化 / 進化 / 形態進化
Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、海で生活していた古代脊椎動物の一部が陸にあがった際に、その対鰭を四肢へと進化させたプロセスを解明することを目的として研究を行った。その結果、対鰭から四肢への進化の過程において、前側領域と後側領域のバランスが大きくシフトして「後側化」されること、前側領域と後側領域のバランスの変化は、前後軸パターンを制御するGli3 の発現制御領域の機能も変化によることを明らかにした。さらに、サメの鰭を実験発生学的手法により人為的に「後側化」すると、上陸直前の原始脊椎動物の鰭でみられるように、鰭の3本の基骨が1本になることを実証した。この成果については、eLife に報告した (Onimaru et al., 2015)。また、数理生物学者の James Sharpe 氏 (CRG, Spain) との共同研究で、鰭から四肢への形態進化の一部を Turing pattern のパラメータの変化で説明できることを示した (Onimaru et al., in press, Nature Communications)。神経パターンについては、神経ガイダンス因子の Sema3A が四肢の神経をガイドする様式が、四足動物の共通祖先の段階で確立されたこと、Sema3Aの発現様式の変化が四肢の神経の多様性を生じさせる要因となったことを示唆する結果を得ている(村上ら、投稿準備中)。さらに、筋肉パターンについては、複数の筋形成マーカーを用いた解析と電子顕微鏡解析により、従来報告されていた形式とは異なる形式で、鰭の筋肉が進化したという結果を得ている(田中ら、投稿準備中)。このように、平成27年度までに、研究計画をほぼ達成し、重要な成果を得ることができた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Book (3 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] Centre for Genomic Regulation(Spain)

    • Country Name
      Spain
    • Counterpart Institution
      Centre for Genomic Regulation
  • [Journal Article] The fin to limb transition as the re-organisation of a Turing pattern.2016

    • Author(s)
      Koh Onimaru, Luciano Marcon, Marco Musy, Mikiko Tanaka, James Sharpe
    • Journal Title

      Nature communications

      Volume: in press Pages: N/A

    • DOI

      N/A

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fins into limbs: autopod acquisition and anterior elements reduction by modifying gene networks involving 5’Hox, Gli3 and Shh.2016

    • Author(s)
      Mikiko Tanaka
    • Journal Title

      Developmental Biology

      Volume: 413 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2016.03.007

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A shift in anterior-posterior positional information underlies the fin-to-limb evolution.2016

    • Author(s)
      Koh Onimaru, Shigehiro Kuraku, Wataru Takagi, Susumu Hyodo, James Sharpe and Mikiko Tanaka
    • Journal Title

      eLife

      Volume: eLife 2015;4:e07048 Pages: N/A

    • DOI

      10.7554/eLife.07048

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Anterior migration of the lateral plate mesodermal cells during embryogenesis of pufferfish Takifugu niphobles: Insight into the rostral positioning of pelvic fins.2015

    • Author(s)
      Mikiko Tanaka, Reiko Yu and Daisuke Kurokawa
    • Journal Title

      Journal of Anatomy

      Volume: 227 Pages: 81-88

    • DOI

      10.1111/joa.12324

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Cux2 refines forelimb field by controlling Raldh2 and Hox expression2016

    • Author(s)
      Shogo Ueda, Yasuko Kanazawa-Onimaru, Natsuno Suda, Ryo Yamada, Hisanobu Shimamura, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige, ○Mikiko Tanaka
    • Organizer
      Avian Model Systems 9: A New Integrative Platform
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      2016-03-28 – 2016-03-31
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 発生過程における位置情報の記憶のメカニズムの解明2016

    • Author(s)
      Hilda Mardiana Pratiwi, 植田翔悟、田中幹子
    • Organizer
      日本動物学会第68回関東支部大会
    • Place of Presentation
      神奈川大学、横浜
    • Year and Date
      2016-03-12
  • [Presentation] 転写因子cux2を介した側板中胚葉における肢芽の形成位置の設定機構の解明2015

    • Author(s)
      植田翔悟、金澤康子、須田夏野、中戸隆一郎、山田亮、島村尚伸、坂東優篤、白髭克彦、田中幹子
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会第88回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、神戸
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [Presentation] 肢芽細胞に位置情報を記憶させるメカニズムの解明2015

    • Author(s)
      川端健太、須田夏野、中戸隆一郎、植田翔悟、白鬚克彦、田中幹子
    • Organizer
      第38回日本分子生物学会年会第88回日本生化学会大会合同大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド、神戸
    • Year and Date
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [Presentation] Turing pattern transition and the morphological diversity of vertebrate fins and limbs2015

    • Author(s)
      Koh Onimaru, L. Marcon, M. Musy, Mikiko Tanaka, James Sharpe
    • Organizer
      EMBO Conference: Genetic Control of Development and Evolution
    • Place of Presentation
      Institut Pasteur, Paris
    • Year and Date
      2015-09-29 – 2015-10-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 脊椎動物の進化における肢芽細胞死機能の獲得2015

    • Author(s)
      椛嶋佳央梨、須田夏野、宗像啓司郎、越智陽城、田中幹子
    • Organizer
      日本動物学会第86回大会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ、新潟
    • Year and Date
      2015-09-17 – 2015-09-19
  • [Presentation] 脊椎動物の遊離筋の進化と対鰭筋の起源2015

    • Author(s)
      岡本恵里, 工樂樹洋, 鬼丸洸, 田中幹子
    • Organizer
      日本動物学会第86回大会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ、新潟
    • Year and Date
      2015-09-17 – 2015-09-19
  • [Presentation] 皮筋節から付属肢へ侵入する遊離筋動態の進化2015

    • Author(s)
      岡本恵里, 工樂樹洋, 鬼丸洸, 田中幹子
    • Organizer
      第17回日本進化学会
    • Place of Presentation
      中央大学後楽園キャンパス
    • Year and Date
      2015-08-20 – 2015-08-23
  • [Presentation] Modification of anterior-posterior patterning system underlies the fin-to-limb transformation2015

    • Author(s)
      Koh Onimaru, Shigehiro Kuraku, Wataru Takagi, Susumu Hyodo, James Sharpe and ○Mikiko Tanaka
    • Organizer
      13th International Limb Development and Regeneration Conference
    • Place of Presentation
      St Petersburg, Florida, USA
    • Year and Date
      2015-06-28 – 2015-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The fin to limb transition as the re-organization of a Turing pattern2015

    • Author(s)
      Koh Onimaru, L. Marcon, M. Musy, Mikiko Tanaka, James Sharpe
    • Organizer
      13th International Limb Development and Regeneration Conference
    • Place of Presentation
      St. Petersburg, Florida, USA
    • Year and Date
      2015-06-28 – 2015-07-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鰭から四肢への形態進化2015

    • Author(s)
      田中幹子
    • Organizer
      第1回軟骨魚類研究会 Shark in Tree: Phyloinformatic Challenge in Life Science
    • Place of Presentation
      RIKEN CDB、神戸
    • Year and Date
      2015-06-19
  • [Presentation] ハナカケトラザメ(S. canicula)胚の筋形成における遊離筋の寄与2015

    • Author(s)
      岡本恵里、工樂樹洋、鬼丸洸、田中幹子
    • Organizer
      第1回 軟骨魚類研究会-Shark in Tree: Phyloinformatic Challenges in Life Science
    • Place of Presentation
      RIKEN CDB、神戸
    • Year and Date
      2015-06-19
  • [Book] 2-5-12 脊椎動物の上陸、2-5 動物の進化の歴史、第2章動物の進化、「動物の辞典」2016

    • Author(s)
      田中幹子
    • Total Pages
      発行確定
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Book] The origin of vertebrate brain centers. "Brain evolution by design"2016

    • Author(s)
      Yasunori Murakami
    • Total Pages
      発行確定
    • Publisher
      Springer
  • [Book] 脳の進化形態学.ブレインサイエンスレクチャー22015

    • Author(s)
      村上安則
    • Total Pages
      299
    • Publisher
      共立出版
  • [Remarks] 東京工業大学生命理工学院田中幹子研究室

    • URL

      http://www.evodevo.bio.titech.ac.jp

  • [Remarks] 愛媛大学大学院理工学研究科環境機能科学専攻村上安則研究者プロフィール

    • URL

      http://kenqweb.office.ehime-u.ac.jp/Profiles/0010/0001344/profile.html

  • [Remarks] 東京大学大学院理学系研究科附属臨海実験所

    • URL

      http://www.mmbs.s.u-tokyo.ac.jp/index.html

URL: 

Published: 2017-01-06  

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