前脳形成の分子機構

• 研究課題/領域番号: 13138202
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所 (2002-2004); 熊本大学 (2001)
• 研究代表者: 相沢 慎一 独立行政法人理化学研究所, ボディプラン研究グループ, グループディレクター (60073011)
• 研究分担者: 須田 容子 独立行政法人理化学研究所, ボディプラン研究グループ, 研究員 (90201582) ; 高崎 延佳 独立行政法人理化学研究所, ボディプラン研究グループ, 研究員 (00342808) ; 黒川 大輔 独立行政法人理化学研究所, ボディプラン研究グループ, 研究員 (40342779) ; 村田 卓也 独立行政法人理化学研究所, ボディプラン研究グループ, 研究員 (70305001) ; 木村 淳 独立行政法人理化学研究所, ボディプラン研究グループ, 研究員 (70391935)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 239,100千円 (直接経費: 239,100千円); 2004年度: 57,600千円 (直接経費: 57,600千円); 2003年度: 59,000千円 (直接経費: 59,000千円); 2002年度: 59,500千円 (直接経費: 59,500千円); 2001年度: 63,000千円 (直接経費: 63,000千円)
• キーワード: Otx2 / Emx2 / Pax6 / ヘッドオーガナイザー / Shisa / 頭部誘導 / エンハンサー / 脳領域化 / 脊椎動物の進化 / 前後軸 / 前脳 / 中脳 / Otx / Emx / 新規遺伝子 / 頭部形成 / 変異マウス / Otx1 / Emx1 / ロンボメアー1 / 2 / 間脳形成 / 原皮質形成 / 新皮質形成

研究概要

頭部誘導に関わる新規遺伝子shisaについての解析をすすめた。Shisaは2つの後方化シグナル、WNTとFGFシグナルを抑制することによって頭部形成に働くことにおいてユニークであった;これまでヘッドオーガナイザーでFGFシグナルの拮抗因子は知られていない。Shisaはまたその作用の分子機構においてユニークであった;Shisaはシグナルを受ける細胞の小胞体でFz, FGFレセプターの成熟を制御することによりこれらシグナルの制御に働く。また、マウス頭部誘導におけるShisaとdikkopの共同作用を明らかにし、3つのshisa相同体についての機能解析も進めた。
マウス頭部形成の各段階でOtx2発現を制御するエンハンサーを同定、各脊椎動物での比較発生学的解析を、特にAN及びFMエンハンサーに注目して進めた。ANエンハンサーは誘導された吻側神経外胚葉での発現を制御し、このOtx2発現は誘導された吻側神経板の後方化(後脳化)抑制に働いている。一方、FMエンハンサーは5体節期以降、中脳及び原皮質を含む前脳尾側部の後方化(後脳化)抑制に働いている。ANエンハンサーはカエルには存在するがゼブラフィッシュ、フグには存在せず、これに対しFMエンハンサーは硬骨魚に存在する。興味あることにゼブラフィッシュFMエンハンサーはマウスでANエンハンサー活性を持つ。それぞれのゼブラフィッシュでの活性など解析を進めた。また、これらエンハンサーの起源を求めて、シーラカンス、エイ、ヤツメウナギでのゲノム解析を進めた。
誘導された吻側神経外胚葉の最初の領域化は4-6体節期 中脳、前脳後方部、前脳吻側部の3領域への分化として起こること、原皮質は新皮質、皮質下部を生じる前脳吻側部ではなく、前視蓋、視床、前視床を生じる前脳尾側部より生じること、前濃尾側部の形成にEmx2とPax6は相補的にOtx2と協働することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] A type I DnaJ homolog, DjA1 regulates androgen receptor signaling and spermatogenesis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Terada, K., et al.
  • 雑誌名: EMBO J 24 ページ: 611-622
• [雑誌論文] cfm is a novel gene uniquely expressed in developing forebrain and midbrain, but its null mutant exhibits no obvious phenotype. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirano, M., et al.
  • 雑誌名: Gene Expression Patterns 5 ページ: 439-444
• [雑誌論文] Shisa Promotes Head Formation throuth the Inhibition of Receptor Protein Maturation for the Caudalizing Factors, Wnt and FGF (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, A., et al.
  • 雑誌名: Cell 120 ページ: 223-235
• [雑誌論文] Characterization of Opr-deficiency in mouse brain : subtle defects in dorsomedial telencephalon and medioventral forebrain (2005)
  • 著者名/発表者名: Furushima, K., et al.
  • 雑誌名: Developmental Dynamics (印刷中)
• [雑誌論文] Characterization of the pufferfish Otx2 cis-regulators reveals evolutionarilyconserved genetic mechanisms for vertebrate head specification. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kimura-Yoshida, C., et al.
  • 雑誌名: Development 131 ページ: 57-71
• [雑誌論文] Germinal center-associated nuclear protein contributes to affinity maturation of B cell antigen receptor in T cell-dependent responses. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, K., et al.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.USA. 101 ページ: 1010-1015
• [雑誌論文] Emx1 and Emx2 cooperate in initial phase of archipallium development. (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinozaki, K., et al.
  • 雑誌名: Mechanisms of Development 121 ページ: 475-489
• [雑誌論文] Regulation of Otx2 expression and its functions in mouse epiblast and anterior neuroectoderm. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, D., et al.
  • 雑誌名: Development 131 ページ: 3307-3317
• [雑誌論文] Regulation of Otx2 expression and its functions in mouse forebrain and midbrain. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa, D., et al.
  • 雑誌名: Development 131 ページ: 3319-3331
• [雑誌論文] Targeted disruption of the mouse ELYS gene results in embryonic I ethality at peri-implantation development. (2004)
  • 著者名/発表者名: Okita, K., et al.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 1083-1091
• [雑誌論文] Increased Serum Leptin Protects From Adiposity Despite the Increased Glucose Uptake in White Adipose Tissue in Mice Lacing p85α Phosphoinositide 3-Kinase. (2004)
  • 著者名/発表者名: Terauchi, Y., et al.
  • 雑誌名: Diabetes 53 ページ: 2261-2270
• [雑誌論文] ang is a novel gene expressed in early neuroectoderm, but its null mutant exhibits no obvious phenotype. (2004)
  • 著者名/発表者名: Murata, T., et al.
  • 雑誌名: Gene Expression Patterns 5 ページ: 171-178
• [文献書誌] Saito, T., et al.: "Notch2 Is Preferentially Expressed iin Mture B Cells and Indispensable for Marginal Zone B Lineage Development."Immunity. 18. 675-685 (2003)
• [文献書誌] Terauchi, Y., et al.: "Impact of Genetic Background and Ablation of Insulin Receptor Sustrate(IRS)-3 on IRS-2 Knock-out Mice."The Journal of Biological Chemistry. 278. 14284-14290 (2003)
• [文献書誌] Terada, K., et al.: "Expression of Tom34 Splicing Isoforms in Mouse Testus and Knockout of Tom34 in Mice."J.Biochem.. 133. 625-631 (2003)
• [文献書誌] Wakabayashi, Y., et al.: "Bcl11b is required for differentiation and survival of α β T lymphocytes."Nature Immunology. 4. 533-539 (2003)
• [文献書誌] UMEZU, T., et al.: "CHARACTERIZATION OF NEWLY ESTABLISHED CLONAL OVIDUCTAL CELL LINES AND DIFFERENTIAL HORMONAL REGULATION OF GENE EXPRESSION."In Vitro Cell.Dev.Biol.-Animal. 39. 146-156 (2003)
• [文献書誌] Nishida, A., et al.: "Otx2 homeobox gene controls retinal photoreceptor cell fate and pineal gland development."Nature Neuroscience. 6. 1255-1263 (2003)
• [文献書誌] Hirabayashi, Y., et al.: "Evaluation of nonthreshold Ieukemogenic response to methyl nitrosourea in p53-deficienct C3H/He mice."Toxicology and Applied Pharmacology. 190. 251-261 (2003)
• [文献書誌] Kuwahara, K., et al.: "Germinal center-associated nuclear protein contributes to affinity maturation of B cell antigen receptor in T cell-dependent responses."Proc.Natl.Acad.USA.. 10. 1073-1078 (2004)
• [文献書誌] Kimura-Yoshida, C., et al.: "Characterization of the pufferfish Otx2 cis-regulators reveals evolutionarily conserved genetic mechanisms for the vertebrate head specification."Development. 131. 57-71 (2004)
• [文献書誌] Furukawa, T., et al.: "Otx2 homeobox gene controls retinal photoreceptor cell fate and pineal gland development."Nature Neurosci. (in press). (2004)
• [文献書誌] Kurokawa, D., et al.: "Regulation of Otx2 expression and its functions in mouse epiblast and anterior neuroectoderm."Development. (in press). (2004)
• [文献書誌] Kurokawa, D., et al.: "Regulation of Otx2 expression and its functions in mouse forebrain and midbrain."Development. (in press). (2004)
• [文献書誌] Inui, S., et al.: "BCR signal through a4 is involved in S6 kinase activation and required for B cell maturation including isotype switching and V region somatic hypermutation"International Immunology. 14. 177-187 (2002)
• [文献書誌] Shinozaki, K., et al.: "Absence of Cajal-Retzius cells and subplate neurons associated with defect of tangential cell migration from ganglionic eminence in Emx1/2 double mutant cerebral cortex"Development. 129. 3479-3492 (2002)
• [文献書誌] Hide, H., et al.: "Genetic modifiers of otocephalic phenotypes in Otx2 heterozygous mutant mice"Development. 129. 4347-4357 (2002)
• [文献書誌] Hirabayashi, Y., et al.: "Serial Transplantation of p53-Deficient Hemopoietic Progenitor Cells to Assess Their Infinite Growth Potential"Exp Biol Med. 227. 474-479 (2002)
• [文献書誌] Hanazono, M., et al.: "Establishment of an androgen-responsive prostanic cell line "PEA5" from a p53-deficient mouse"The Prostate. 46. 214-225 (2001)
• [文献書誌] Suda, Y., et al.: "Emx2 directs the development of diencephalon in cooperation with Otx2"Development. 128. 2433-2450 (2001)
• [文献書誌] Kimura, C., et al.: "Complementary Functions of Otx2 and Cripto in Initial Patterning of Mouse Epiblast"Developmental Biology. 235. 12-32 (2001)
• [文献書誌] Ino, M., et al.: "Functional disorders of the sympathetic nervous system in mice lacking the a1B subunit (Cav2.2) of N-type calcium channels"PNAS. 98. 5323-5328 (2001)
• [文献書誌] Kaji, T., et al.: "Establishment of Left-Right Asymmetic Innervation in the Lancelet Oral Region"The Journal of Comparative Neurology. 435. 394-405 (2001)
• [文献書誌] Myojin, M., et al.: "Isolation of Dlx and Emx Gene Congnates in an Agnathan Species, Lampetra japonica, and Their Expression Patterns During Embryonic and Larval Development : Conserved and Diversified Regulatory Patterns of Homeobox Genes in Vertebrate Head Evolution"Journal of Experimental Zoology (MOL DEV EVOL). 291. 68-84 (2001)
• [文献書誌] Tamura, T., et al.: "Impairment in the Expression and Activity of Gyn During Differentiation of Naive CD4+ T Cells into the Th2 Subset"The Journal of Immunology. 167. 1962-1969 (2001)
• [文献書誌] Tian, E., et al.: "Otx2 Is Required to Respond to Signals from Anterior Neural Ridge for Forebrain Specification"Developmental Biology. 242. 204-223 (2001)
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