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原腸形成期の内胚葉は分泌性因子によって内臓中胚葉を誘引する

Research Project

Project/Area Number 18K06258
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 44020:Developmental biology-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

村上 柳太郎  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (40182109)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsショウジョウバエ / 内胚葉 / 中腸 / 部域分化 / caudal / 原腸形成 / 内臓中胚葉 / 形態形成 / hkb / srp / Ance
Outline of Annual Research Achievements

研究計画の方向を、内胚葉から内臓中胚葉への作用から内胚葉自体の部域分化メカニズムに修正して以降、この過程に関わる最重要な遺伝子が ParaHOX遺伝子のひとつである caudal(cad)であることが明らかとなった。2021年度はcadによって分化制御作用を受ける範囲(cad 感受性領域)について、発現領域の異なるさまざまな GAL4系統を用いて強制発現実験を行い、その表現型を解析した結果、内胚葉については前方内胚葉、後方内胚葉ともに Zygotic な cad 強制発現によって後方内胚葉としての分化形質(中腸第3チェンバー後半、中腸第4チェンバー特異的なマーカー遺伝子の発現誘導)が誘導されることが分かった。一方、原腸陥入時に内胚葉に連結したまま連続的に陥入する外胚葉性組織である前腸と後腸予定域は cad の強制発現にまったく反応しなかった。これは内胚葉の部域分化機構と外胚葉性消化管となる前腸・後腸領域の部域分化機構が、原腸陥入時には完全に異なっていることを示している。また、2022年度までの研究で、内臓中胚葉で発現する HOX遺伝子 Ubx の支配下で産生される分泌性シグナル因子 Dpp による内胚葉への分化誘導作用が、第2チェンバーだけでなく第3チェンバー前半にも及んでいることが示されていたが、その後cad と Dpp の二重強制発現実験を行ったところ、Dpp の作用が 第3チェンバー後半と第4チェンバーにも及ぶことを示唆する結果が得られ、内胚葉の部域分化における内臓中胚葉の役割が、従来信じられてきたよりもはるかに広い範囲に及んでいるものと予想される。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の研究計画では最も大きなテーマとして内胚葉から内臓中胚葉への作用因子の同定を挙げており、その候補として Ance に着目して研究を進めていたが、その過程で、現存する突然変異が Ance 遺伝子の異常ではなく jeb 遺伝子の異常であることがわかった。それに対応して、研究計画に含まれていた、内胚葉自体に内在する分化制御因子の探求に研究をシフトしてきた。その結果、内胚葉の後半部の分化を決定する主要因として caudal 遺伝子が同定され、さらに、caudal と関連して働く因子として内臓中胚葉が産生する Dpp が同定された。この両因子の欠損、及び強制発現が、内胚葉の部域分化にどのように影響するか、各部域(チェンバー)のマーカー遺伝子発現を指標として詳細に調べており、その概要が判明しつつあるが、研究内容の重点を変えたことによる遅れを取り戻せず、2021年度中に実験を終えることはできず、論文公表もできなかった。今年度は、これまでの研究結果で不足している部分を補う実験を行い、研究として完成させる予定で、すでに必須な結果の大部分を得ており、論文執筆を開始している。

Strategy for Future Research Activity

研究計画は完成に近づいており、論文としてまとめる段階になっており、実験は不足しているデータを集めるのが主になっている。論文執筆を最優先としつつ学会発表も積極的に行う予定である。論文投稿後に再実験が必要な場合も年度内で終了できるようにしたい。

Report

(4 results)
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(11 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Analysis of Pattern Formation by Colored Petri Nets with Quantitative Regulation of Gene Expression Level2020

    • Author(s)
      Fei Liu, Ena Yamamoto, Katsunobu Shirahama, Tsubasa Saitoh, Shuhei Aoyama, Yumiko Harada, Ryutaro Murakami, Hiroshi Matsun
    • Journal Title

      IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics 2020

      Volume: in press

    • DOI

      10.1109/tcbb.2020.3005392

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ショウジョウバエ中腸の部域分化におけるDppシグナルの作用2021

    • Author(s)
      土方 亮 リチャード、上岡 早紀、田上 和、原田 由美子、村上 柳太郎
    • Organizer
      2021年度 生物系三学会 中国四国地区合同大会(香川)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Function of Dpp in the regional differentiation of the Drosophila midgut2021

    • Author(s)
      土方 亮 リチャード、藤本 啓太、上岡 早紀、有重 昌彦、下岡 リリー、花田 舞、永井 星一、原田 由美子、村上 柳太郎
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ショウジョウバエ内臓中胚葉が発現する Dpp と Wg による内胚葉中央部の分化誘導2020

    • Author(s)
      村上 柳太郎, 藤本 啓太, 有重 昌彦, 永井 星一, 下岡 リリー, 原田 由美子
    • Organizer
      日本動物学会第91回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ショウジョウバエ中腸上皮の部域分化を決定する遺伝子経路2020

    • Author(s)
      土方 亮 リチャード, 上岡 早紀, 田上 和, 原田 由美子, 村上柳太郎
    • Organizer
      日本動物学会第91回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 内胚葉と内臓中胚葉の相互作用によるショウジョウバエ中腸の部域分化機構2019

    • Author(s)
      村上柳太郎、下岡リリー、堀駿、上岡早紀、藤本啓太、有重昌彦、原田由美子
    • Organizer
      中国四国地区生物系三学会合同大会(広島大会)
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Cell-non-autonomous interaction between the endoderm and mesoderm is essential for morphogenetic movements of both tissues during gastrulation of the Drosophila embryo2019

    • Author(s)
      Ryutaro Murakami, Satomi Kawamura, Mai Hanada, Yuichi Yoshimura, Saki Kamioka, Yumiko Harada
    • Organizer
      第52回日本発生生物学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ショウジョウバエ胚中腸の部域分化を制御する遺伝子経路2019

    • Author(s)
      村上 柳太郎, 上岡 早紀,原田 由美子, 藤本 啓太,下岡 リリー, 有重 昌彦,吉村 裕一, 田上 和,堀 駿
    • Organizer
      第90回日本動物学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ショウジョウバエ内胚葉の前後軸に沿った分化パターンを確立する遺伝子制御経路2019

    • Author(s)
      村上 柳太郎, 上岡 早紀, 原田 由美子, 藤本 啓太, 有重 昌彦, 田上 和, 吉村 裕一, 下岡 リリー, 堀 駿
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] ゲノムデータベースによるショウジョウバエ内臓中胚葉形成に関わる遺伝子制御経路の研究2018

    • Author(s)
      金尾昭洋、河村聡美、村上柳太郎
    • Organizer
      中国四国地区生物系三学会合同大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Book] 動物の事典2020

    • Author(s)
      末光隆志 編集
    • Total Pages
      772
    • Publisher
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254171662
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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