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転写制御ネットワークの頑健性と柔軟性、相転移の実験的検証

研究課題

研究課題/領域番号 15KT0074
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金
応募区分特設分野
研究分野 構成的システム生物学
研究機関筑波大学

研究代表者

和田 洋  筑波大学, 生命環境系, 教授 (60303806)

研究分担者 矢田 哲士  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (10322728)
市瀬 夏洋  京都大学, 情報学研究科, 助教 (70302750)
研究期間 (年度) 2015-07-10 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワード遺伝子制御ネットワーク / 形態進化 / 棘皮動物 / 軟体動物 / ネットワーク理論 / 発生システム浮動 / 遺伝子ネットワーク / ヒトデ / ウニ / 幼生骨片 / SPILE遺伝子群 / 新規遺伝子 / 砂時計モデル / 転写制御ネットワーク / 新規細胞タイプ
研究成果の概要

動物の形態進化は遺伝子の変化によりもたらされた。形態形成を司る遺伝子は転写制御というネットワークの形で機能している。このネットワークの特徴が、突然変異や環境変動に対するロバスト性に関する要求によって、どのように形作られてきたかを明らかにした。また、軟体動物と棘皮動物の初期発生過程の研究から、この転写制御ネットワークが従来考えられてきたよりも、非常に多様であることも明らかになった。発生過程に大きな変更をもたらさないネットワークの多様性が、生物の多様な形態の創出に結びついていた可能性がある。

研究成果の学術的意義や社会的意義

生物の進化は人が人生よりもはるかに長いスケールで進行する現象なので、一般社会に理解が浸透しにくい。自然選択の概念は比較的受け入れ安いが、選択の素材となる形態の多様性が遺伝子の書き換えからどのようにもたらされるかについて、わかりやすく説明することが求められている。本研究は、そのような形態の多様性の創造プロセスに、遺伝子制御機構のネットワークとしての性質が深くかかわることを示したものであり、社会の進化という現象の理解の増進に貢献した。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 12件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Identification of a unique lamprey gene with tandemly repeated sequences and pharyngeal chondrocyte-specific expression2019

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama Hiromasa、Morino Yoshiaki、Wada Hiroshi
    • 雑誌名

      Gene

      巻: 701 ページ: 9-14

    • DOI

      10.1016/j.gene.2019.02.094

    • NAID

      120007133617

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The role of retinoic acid signaling in starfish metamorphosis2018

    • 著者名/発表者名
      Yamakawa Shumpei、Morino Yoshiaki、Honda Masanao、Wada Hiroshi
    • 雑誌名

      EvoDevo

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1186/s13227-018-0098-x

    • NAID

      120007134132

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Asymmetry in indegree and outdegree distributions of gene regulatory networks arising from dynamical robustness2018

    • 著者名/発表者名
      Natsuhiro Ichinose, Tetsushi Yada, and Hiroshi Wada
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 97 号: 6 ページ: 062315-062315

    • DOI

      10.1103/physreve.97.062315

    • NAID

      120007133990

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Regeneration of the acorn worm pygochord with the implication for its convergent evolution with the notochord2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshimura Koji、Morino Yoshiaki、Wada Hiroshi
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 61 号: 2 ページ: 158-165

    • DOI

      10.1111/dgd.12581

    • NAID

      120007128047

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hemichordate nervous system2018

    • 著者名/発表者名
      Norio Miyamoto and Hiroshi Wada
    • 雑誌名

      Oxford Research Encyclopedia of Neuroscience.

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hidden genetic history of the Japanese sand dollar Peronella (Echinoidea: Laganidae) revealed by nuclear intron sequences.2018

    • 著者名/発表者名
      Megumi Endo, Mamiko Hirose, Masanao Honda, Hiroyuki Koga, Yoshiaki Morino, Masato Kiyomoto and Hiroshi Wada
    • 雑誌名

      Gene

      巻: in press

    • NAID

      120007134027

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimating optimal sparseness of developmental gene networks using a semi-quantitative model.2017

    • 著者名/発表者名
      Ichinose N, Yada T, Wada H.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 12 号: 4 ページ: e0176492-e0176492

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0176492

    • NAID

      120006309309

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Expansion of TALE homeobox genes and the evolution of spiralian development2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Morino, Naoki Hashimoto, and Hiroshi Wada
    • 雑誌名

      Nature, Ecology and Evolution

      巻: 1 号: 12 ページ: 1942-1949

    • DOI

      10.1038/s41559-017-0351-z

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reiterative expression of pax1 directs pharyngeal pouch segmentation in medaka (Oryzias latipes)2016

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Okada, Keiji Inohaya, Takeshi Mise, Akira Kudo, Shinji Takada, and Hiroshi Wada
    • 雑誌名

      Development

      巻: 143 ページ: 1800-1810

    • DOI

      10.1242/dev.130039

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative morphology and development of extra-ocular muscles in the lamprey and gnathostomes reveal the ancestral state and developmental patterns of the vertebrate head.2016

    • 著者名/発表者名
      Suzuki D*, Fukumoto Y, Yoshimura M, Yamazaki Y, Kosaka J, Kuratani S, Wada H.
    • 雑誌名

      Zoological Letters

      巻: 2 号: 1 ページ: 10-10

    • DOI

      10.1186/s40851-016-0046-3

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The diversity of nanos expression in echinoderm embryos supports different mechanisms in germ cell specification2016

    • 著者名/発表者名
      Tara Fresques, Steven Zachary Swartz, Celina Juliano, Yoshiaki Morino, Mani Kikuchi, Koji Akasaka, Hiroshi Wada, Mamiko Yajima, and Gary M. Wessel
    • 雑誌名

      Evolutiona and Development

      巻: 18 号: 4 ページ: 267-278

    • DOI

      10.1111/ede.12197

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際共著
  • [雑誌論文] The conserved genetic background for pluteus arm development in brittlestars and sea urchin.2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Morino, Hiroyuki Koga and Hiroshi Wada
    • 雑誌名

      Evolution and Development

      巻: 18 号: 2 ページ: 89-95

    • DOI

      10.1111/ede.12174

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Experimental approach reveals the role of alx1 in the evolution of the echinoderm larval skeleton.2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Koga, Haruka Fujitani, Yoshiaki Morino, Norio Miyamoto, Jun Tsuchimoto, Tomoko F. Shibata, Masafumi Nozawa, Shuji Shigenobu, Atsushi Ogura, Kazunori Tachibana, Masato Kiyomoto, Shonan Amemiya, Hiroshi Wada
    • 雑誌名

      Plos One

      巻: 11 号: 2 ページ: e0149067-e0149067

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0149067

    • NAID

      120007129678

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ドメインシャッフリングは脊椎動物の新規形質に貢献したか2019

    • 著者名/発表者名
      仮屋山博文、和田洋
    • 学会等名
      動物学会関東支部71回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Title of Presentation: Increased number of spiralian TALE homeobox genes in bivalve lineage and evolution of cell fate segregation program in the early development2018

    • 著者名/発表者名
      Supanat Phuangphong, Jumpei Tsunoda, Hiroshi Wada and Yoshiaki Morino
    • 学会等名
      第70回細胞生物学会・第51回発生生物学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The increasing of spiralian TALE homeobox gene number and the modification of cell fate segregation pattern in bivalve early development2018

    • 著者名/発表者名
      Supanat Phuangphong, Jumpei Tsunoda, Hiroshi Wada and Yoshiaki Morino
    • 学会等名
      日本動物学会 第89回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Expansion of lineage-specific homeobox genes and the evolution of spiralian development2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Morino and Hiroshi Wada
    • 学会等名
      第70回細胞生物学会・第51回発生生物学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evolution of the spiralian development: insights from lineage specific homeobox genes2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Morino and Hiroshi Wada
    • 学会等名
      7th Meeting of the European Society for European Developmental Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 冠輪動物の割球特異化機構における発生システム浮動2018

    • 著者名/発表者名
      守野孔明、和田洋
    • 学会等名
      日本進化学会第20回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lineage specific expansion of homeobox genes and evolution of spiralian development2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Morino and Hiroshi Wada
    • 学会等名
      Developmental Biology of the Sea Urchin XXV
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The role of retinoic acid signaling in starfish metamorphosis2018

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Yamakawa, Yoshiaki Morino, Masanao Honda and Hiroshi Wada,
    • 学会等名
      Developmental Biology of the Sea Urchin XXV
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of retinoic acid signaling in starfish metamorphosis2018

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Yamakawa, Yoshiaki Morino, Masanao Honda and Hiroshi Wada
    • 学会等名
      7th EURO EVO DEVO
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of retinoic acid signaling in starfish metamorphosis,2018

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Yamakawa, Yoshiaki Morino, Masanao Honda and Hiroshi Wada
    • 学会等名
      International Echioderm Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of retinoic acid signaling in starfish metamorphosis2018

    • 著者名/発表者名
      Shumpei Yamakawa, Yoshiaki Morino, Masanao Honda and Hiroshi Wada
    • 学会等名
      第70 回日本細胞生物学会・第51 回日本発生生物学会合同大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イトマキヒトデにおけるレチノイン酸シグナル経路の役割2017

    • 著者名/発表者名
      山川隼平, 守野孔明, 和田洋
    • 学会等名
      日本動物学会 第88回富山大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒトデ類におけるレチノイン酸シグナル経路の役割2017

    • 著者名/発表者名
      山川隼平, 守野孔明, 和田洋
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(Conbio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 棘皮動物の骨の進化を探る:NGSによる骨形成調節遺伝子の探索2017

    • 著者名/発表者名
      山嵜敦子、守野孔明、和田洋
    • 学会等名
      NGS現場の会 第五回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 冠輪動物特異的Homeobox 遺伝子と割球特異化機構に見られる発生システム浮動2017

    • 著者名/発表者名
      守野孔明, 和田洋
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会(Conbio2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 冠輪動物の初期発生に見られる発生システム浮動2017

    • 著者名/発表者名
      守野孔明, 和田洋
    • 学会等名
      日本動物学会 第88回富山大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 軟体動物の割球特異化システムに見られる発生システム浮動2017

    • 著者名/発表者名
      守野孔明, 和田洋
    • 学会等名
      NGS現場の会 第五回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ワレカラ類における歩脚の消失と再獲得2017

    • 著者名/発表者名
      梶野瑞貴 和田洋
    • 学会等名
      日本動物学会関東支部 第69回大会
    • 発表場所
      東京都港区 東京海洋大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] イトマキヒトデにおける五放射相称の発生機構について2017

    • 著者名/発表者名
      山川隼平, 守野孔明, 和田洋
    • 学会等名
      日本動物学会関東支部 第69回大会
    • 発表場所
      東京都港区 東京海洋大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Expansion of TALE homeobox genes and the evolution of spiralian development2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Morino, Naoki Hashimoto, Hiroshi Wada
    • 学会等名
      22nd International Congress of Zoology & the 87th meeting of the ZSJ
    • 発表場所
      Okinawa, Okinawa Institute of Science and Technology, Onna-son
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Acquisition of brachiolaria arms by co-option of regulatory module of tube feet2016

    • 著者名/発表者名
      Mao Nitobe, Yoshiaki Morino, Atsuko Yamazaki, Hiroshi Wada
    • 学会等名
      22nd International Congress of Zoology & the 87th meeting of the ZSJ
    • 発表場所
      Okinawa, Okinawa Institute of Science and Technology, Onna-son
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The screening of adult skeletogenic genes in a starfish Patiria pectinifera: Implications for innovation of larval skeletons in echinoderm2016

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Yamazaki, Yoshiaki Morino, Mao Nitobe, Hiroshi Wada
    • 学会等名
      22nd International Congress of Zoology & the 87th meeting of the ZSJ
    • 発表場所
      Okinawa, Okinawa Institute of Science and Technology, Onna-son
    • 年月日
      2016-11-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of gene regulatory network for adult skeletogenesis in a starfish Patiria pectinifera: Implications for innovation of larval skeletons in echinoderm2016

    • 著者名/発表者名
      Atsuko Yamazaki, Yoshiaki Morino, Mao Nitobe, Hiroshi Wada
    • 学会等名
      The European Society for Evolutionary Developmental Biology
    • 発表場所
      Uppsala, Sweden
    • 年月日
      2016-07-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イトマキヒトデの成体骨片形成メカニズムの解析:幼生骨片の「起源」を探る2016

    • 著者名/発表者名
      山嵜敦子、守野孔明、山川隼平、仁戸部真生、和田洋
    • 学会等名
      第13回棘皮動物研究集会
    • 発表場所
      東京都港区 東京海洋大学
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 研究成果は以下のHPにて公表している

    • URL

      http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~hwada/index.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2015-07-14   更新日: 2023-03-16  

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