ヘビ特有の体軸伸長を誘導する進化的に獲得した分子機構の解明
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21K19295
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022-2023)
Nagoya University (2021) |
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Principal Investigator |
鈴木 孝幸 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (40451629)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | ヘビ / 脊椎骨 / 進化 / 体軸 / 骨格パターン / 中軸幹細胞 / 次世代シークエンス / パターン / 遺伝子発現 / 発生 / 初期胚 / 骨格 / 進化発生 |
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| Outline of Research at the Start |
ヘビは非常に多くの脊椎骨を持つなど、特異な形態的特徴を持つ。近年我々はシマヘビ胚において、体軸の後端に位置する中軸幹細胞の数が他の脊椎動物胚と比べて異常なほど多く、組織が肥厚している現象を発見した。中軸幹細胞は、初期胚の体軸の後端に存在する原腸から、細胞が腹側に陥入した部分に存在し、細胞が分裂を繰り返しながら体節の元となる中軸中胚葉の細胞を生み出す。そこで、本研究では、次世代シークエンサーを用いてシマヘビ胚の中軸幹細胞で特異的に発現が増加もしくは減少している遺伝子を同定し、その遺伝子の発現調節機構を明らかにすることにより、ヘビの体が長い謎を分子機構のレベルで明らかにすることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘビは手足の退化や非常に多くの脊椎骨を持つなど、他の脊椎動物とは異なる特異な形態的特徴を持つ。ヘビの細くて長いと言われる体の形は、胸腰椎の脊椎数が多いことに起因する。そこで本研究では、ヘビの体が長い謎を解明するために、発生期にヘビ特異的に脊椎骨の原器である体節が多く作られるメカニズムの解明を目指した。これまでにヘビ胚の発生中では中軸幹細胞の数が異常に増大していることを発見した。そこで本研究では具体的にこの中軸幹細胞の分子生物学的特性を解明すること により、ヘビ特有の体軸の伸長を誘導する進化的に獲得された分子機構を解明することを目指した。シマヘビ初期胚において将来脊椎骨となる体節が10-200個形成された胚の中軸幹細胞を単離し、そこからRNAを抽出した。比較対象として我々のこれまでの実験から明らかになっている、中軸幹細胞数が少ないスッポン胚、ニワトリ胚、マウス胚において 同様のステージの中軸幹細胞を単離した。申請した予定通りにこれらのRNA-seq を行いシマヘビでどのような特異的な遺伝子の発現が増加、もしくは減少しているのかを解析ソフトのRとスーパーコンピューターを用いて比較した。この解析では、まずオルソファインダーというソフトを用いてそれぞれの生物間で１対１対応している遺伝子を同定した。解析を進めた結果、他の脊椎動物種と比べてシマヘビの初期胚で特異的に高発現・低発現する遺伝子21個の候補遺伝子を同定した。これらの遺伝子の中にはシマヘビ胚でのみ発現が見られたものが存在した。また体軸の長さと相関のある遺伝子も複数存在した。これらの結果は、脊椎動物種において種を超えて普遍的な体軸の長さを調節している遺伝子がある可能性を強く示唆している。現在これらの解析をまとめるための論文を準備中である。
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Report
(3 results)
Research Products
(12 results)
