脊椎動物Zicファミリーの形態形成における役割

• Project/Area Number: 14034267
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 有賀 純 独立行政法人理化学研究所, 比較神経発生研究チーム, チームリーダー (10232076)
• Project Period (FY): 2002 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥6,800,000 (Direct Cost: ¥6,800,000); Fiscal Year 2003: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2002: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
• Keywords: Zic / 神経軸索走向 / 視交叉 / zincフィンガー蛋白質 / 両眼視 / 網膜神経細胞 / マイクロアレイ解析 / Slitrk / 転写因子 / 形態形成 / 左右軸 / 骨発生 / Brachyury / 神経突起伸展 / 蛋白質・蛋白質間相互作用

Research Abstract

Zicファミリーは、ショウジョウバエのpair-rule遺伝子odd-pairedのホモログであり、小脳に強く限局して存在するzincフィンガー型の蛋白質をコードしている。平成15年度は、網膜神経細胞で発現しているZic2の神経軸索走向路決定における役割、Zic変異マウスを用いたマイクロアレイ解析から得られた新規遺伝子群についての発現・機能の解析を行い、以下の点を明らかにした。
1.網膜神経細胞(retinal ganglion cell)の視交叉における対側または同側への神経軸索走向の決定はSlit2,ephrin-A, ephrin-Bなど様々な因子によって規定されることが知られている。我々はZic2がマウスの網膜神経細胞層において胎児齢16日前後の時期に腹耳側に限局して発現していることを見いだした。この時期、この領域の細胞から投射する神経軸索は視交叉において、交差せずに同側に投射することが、知られている。そこで網膜と視交叉組織の共培養系において、Zic2を網膜組織に過剰発現させたところ、神経軸索の伸展が阻害されることが明らかとなった。一方、Zic2変異マウスの視交叉における神経軸索の走向パターンを検討したところ、ヘテロ個体では同側への投射が有意に減少していることが、明らかになった。また、様々な生物種におけるZic2陽性の網膜神経細胞数と同側へ投射する神経線維の割合の間に正の相関が認められた。網膜神経細胞の同側への投射は物体の遠近を認知するのに必要な両眼視の神経機能に必要であり、Zic2が進化の過程で様々な生物種の両眼視機能の成り立ちに関与したことが示唆された。
2.Zicファミリーの遺伝子変異マウスに由来する組織を用いたマイクロアレイ解析で見いだされた遺伝子のうち、神経突起の伸展、極性を調節する可能性のある新規蛋白質として、Slitrkファミリーを同定し、解析を進めた。

Research Products

• [Publications] Hoshino, J., Aruga, J., Ishiguro, A., Mikoshiba, K: "Dorzl, a novel gene expressed in differentiating cerebellar granule neurons, is down-regulated in Zic1-deficient mouse."Brain Res Mol Brain Res. 120. 57-64 (2003)
• [Publications] Herrera, E., Brown, L., Aruga, J., Rachel, R.A., Dolen, G., Mikoshiba, K., Brown, S., Mason, C.A: "Zic2 patterns binocular vision by specifiying the uncrossed retinal projection."Cell. 114. 454-557 (2003)
• [Publications] Inoue, T., Hatayama, M., Tohmonda, T., Itohara, S., Aruga J., Mikoshiba, K: "Mouse Zic5 deficiency results in neural tube defects and hypoplasia of cephalic neural crest derivatives."Dev.Biol.. (in press). (2004)
• [Publications] Aruga, J.: "The role of Zic genes in neural development."Mol.Cell.Neurosci.. (in press). (2004)
• [Publications] Aruga, J., Mikoshiba, K: "Identification and characterization of Slitrk, a novel neruonal transmembrane protein family controlling neurite outgrowth."Mol.Cell.Neurosci.. 24. 117-129 (2003)
• [Publications] Aruga, J.: "Slitrk6 expression profile in the mouse embryo and its relationship to that of Nlrr3"Gene Expression Patterns. 3. 727-733 (2003)
• [Publications] Aruga, J.et al.: "Identification and characterization of Slitrk, a novel neruonal transmembrane protein family controlling neurite outgrowth"Mol. Cell. Neurosci.. (in press).
• [Publications] Hoshino, J.et al.: "Dorz1, a novel gene expressed in differentiating cerebellar granule neurons, is down-regulated in Zic1-deficient mouse"Mol. Brain Res.. (in press).
• [Publications] Kitaguchi, T.et al.: "Xenopus Brachyury regulates mesodermal expression of Zic3, a gene controlling left-right asymmetry"Dev. Growth Diff.. 44. 55-61 (2002)
• [Publications] Aruga, J.et al.: "Zic1 promotes the expansion in dorsal neuronal progenitors in spinal cord by inhibiting neuronal differentiation"Dev. Biol.. 244. 329-341 (2002)
• [Publications] Aruga, J.et al.: "Zic2 controls the cerebellar development in cooperation with Zic1"J. Neurosci.. 22. 218-225 (2002)