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体節形成プログラムの進化-魚類を用いた発生遺伝学的解析-

Research Project

Project/Area Number 12145203
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionThe University of Tokyo (2001-2004)
National Institute of Genetics (2000)

Principal Investigator

川上 厚志  東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (00221896)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 武田 洋幸  東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80179647)
Project Period (FY) 2000 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥45,300,000 (Direct Cost: ¥45,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥9,600,000 (Direct Cost: ¥9,600,000)
Fiscal Year 2003: ¥13,200,000 (Direct Cost: ¥13,200,000)
Fiscal Year 2002: ¥10,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000)
Fiscal Year 2001: ¥12,500,000 (Direct Cost: ¥12,500,000)
Keywords体節 / Notch / ゼブラフィッシュ / 生物時計 / ヘッジホッグシグナル / you / 細胞外マトリックス / Bmpシグナル / 分子時計 / 変異体 / メダカ / FGF / 突然変異体 / ソニックヘッジホッグ / MAPK / fss / mesp / 分節
Research Abstract

小型魚類を用いて,体節形成と体節分化について解析を行って以下のような成果をあげた。
1.脊椎動物の体節形成の周期性は,分節前の間充織(PSM)で周期的に遺伝子発現の振動を起こす器官形成クロックによって生み出される。既に振動子の本体がhairy関連遺伝子(her)であることが明らかになっているが、振動を生み出す分子ネットワークや振動の同調をもたらすメカニズムは未解明のままであった。我々は振動の同調には、何らかの細胞間コミュニケーションが関与するはずと考え、その関与をzebrafish胚を用いたモザイク解析により検討した。特に、her欠損細胞(Deltaが恒常的に発現する細胞)を野生型胚に移植したところ,分節境界は移植片の周辺で常に前方にシフトし、時計遺伝子であるher1の振動のタイミングがコントロール側に比べ早くなることが判明した。この活性はDeltaを欠損することで消失するので、振動状態にある細胞はHERタンパクが減少すると周囲の細胞にDeltaを介したシグナルを送り、her遺伝子の発現のタイミングを補正していることが明らかになった。
2.体節における細胞のうち、遅筋や筋パイオニア細胞などは中軸中胚葉からのヘッジホッグ(Hh)シグナルによる誘導によって形成される。我々はHhシグナルが多数の異なる細胞を誘導する調節メカニズムを解析するためにゼブラフィッシュで単離されたHhシグナル変異体の解析を行った。ポジショナルクローニングによってyou変異体原因遺伝子を明らかにしたところ、you遺伝子は神経管の背側に局在する細胞外マトリックスタンパクScube2をコードしていることが明らかになった。さらに変異体の詳細な解析から、Scubeが欠損すると、背側の正中や表皮に由来するBmp分子が非常に遠くまでシグナル作用を及ぼしてHhシグナルの伝達を妨げることが明らかになった。従って、背側のBmpと腹側のHhはそれぞれのシグナルの拡散を制御することによって空間的な細胞パターンを形成することができると考えられる。

Report

(5 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report
  • 2001 Annual Research Report
  • 2000 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (5 results) Publications (13 results)

  • [Journal Article] The zebrafish secreted matrix protein You/Scube2 is implicated in long-range regulation of hedgehog signaling2005

    • Author(s)
      Kawakami, A.et al.
    • Journal Title

      Current Biology 15

      Pages: 480-488

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Zebrafish GADD45 beta genes are involved in somite segmentation2005

    • Author(s)
      Kawahara, A.et al.
    • Journal Title

      Proc Natl Acad Sci USA 102

      Pages: 361-366

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      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Inactivation of dispatched 1 by the chameleon mutation attenuates Hedgehog signaling in the zebrafish embryo2004

    • Author(s)
      Nakano, Y.et al.
    • Journal Title

      Developmental Biology 269

      Pages: 381-392

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    • Author(s)
      Sekimizu, K.et al.
    • Journal Title

      Development 131

      Pages: 2521-2532

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Early fin primordia of zebrafish larvae regenerate by a similar growth control mechanism with adult regeneration2004

    • Author(s)
      Kawakami, A.et al.
    • Journal Title

      Developmental Dynamics 231

      Pages: 693-699

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] Yabe, T.et al.: "Ogon/Secreted Frizzled functions as a negative feedback regulator of BMP signaling"Development. 130. 2705-2716 (2003)

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  • [Publications] Karlstrom, R.O.et al.: "Genetic analysis of zebrafish gli1 and gli2 reveals divergent requirements for gli genes in vertebrate development"Development. 130. 1549-1564 (2003)

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  • [Publications] Nakano, Y.et al.: "Inactivation of dispatched 1 by the chameleon mutation attenuates Hedgehog signaling in the zebrafish embryo"Developmental Biology. In press. (2004)

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  • [Publications] Rolf O.Karlstrom: "Genetic analysis of zebrafish gli1 and gli2 reveals divergent requirements for gli genes in vertebrate development"Development. (in press).

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  • [Publications] Masataka Nikaido: "Fused somites is a novel T-bos gene required for somite segmentation"Naturc Genetics. 31. 195-199 (2002)

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      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Haraguchi, S.: "Transcriptional regulation of Mesp1 and Mesp2 genes : differential usage of enhancers during development"Mechaniam of Development. 108. 59-69 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Sawada, A.: "Fgf/MAPK signalling is a crucial positional cue in somite boundary formation"Development. 128. 4873-4880 (2001)

    • Related Report
      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Nomura-Kitabayashi, A.: "Hypomorphic Mesp allele distinguishes establishment of rotrocaudal polarity and segment border formation in somitogenesis"Development. (in press).

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] Saga, Y.: "The making of the somite : molecular events in vertebrate segmentation"Nature Reviews Genetics. 2. 835-845 (2001)

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      2001 Annual Research Report
  • [Publications] 川上厚志: "ゼブラフィッシュのジェネティックスとジェノミックス"蛋白質核酸酵素-増刊-. 45(17). 2853-2863 (2000)

    • Related Report
      2000 Annual Research Report

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Published: 2001-04-01   Modified: 2018-03-28  

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