ゼブラフィッシュのフォワード遺伝学による脊椎動物初期発生研究

• 研究課題/領域番号: 16027252
• 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: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 川上 浩一 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 助教授 (70195048)
• 研究分担者: 岸本 康之 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 助手 (90370113)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円); 2005年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2004年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: ゼブラフィッシュ / トランスポゾン / 遺伝子トラップ / エンハンサートラップ / インサーショナルミュータジェネシス / 母性変異 / ポジショナルクローニング / 器官形成 / 分子生物学 / 発生遺伝学 / 挿入変異 / 転移酵素 / トランスジェニック動物

研究概要

(1)トランスポゾンにhsp70プロモーターとGFP遺伝子を組み込んだエンハンサートラップベクターを構築した。このエンハンサートラップベクターをゼブラフィッシュゲノムにランダムに挿入させると、挿入部位近傍のエンハンサーによりhsp70プロモーターが活性化され、GFPを組織特異的・器官特異的に発現するゼブラフィッシュが非常に効率よく得られることがわかった。
(2)トランスポゾンにhsp70プロモーターと酵母転写因子Gal4を組み込んだGal4エンハンサートラップベクターを構築しゲノムにランダムに挿入させた。これらGal4系統をGal4結合配列であるUASの下流にGFPをもつUAS-GFPリポータートランスジェニックフィッシュとかけあわせ、Gal4が組織特異的・器官特異的に発現することによりGFPが組織特異的・器官特異的に発現されるゼブラフィッシュを効率よく得ることができた。
(3)エンハンサートラップベクター挿入の1つがWntシグナル伝達経路の転写因子Tcf7をコードする遺伝子を破壊していた。tcf7遺伝子は胸ヒレ、膜ヒレで発現している。ベクター挿入のホモ2倍体を作製したところ、胸ヒレ、膜ヒレの形態形成に異常がみられた。
(4)遺伝子トラップベクター挿入の1つは、核孔を構成する蛋白質の1つNup214をコードする遺伝子を破壊していた。この挿入のホモ2倍体胚は、頭部と目の発生に異常を示し、胚性致死となる。この結果から、nup214遺伝子がゼブラフィッシュ初期発生において必須遺伝子であることを明らかにした。
(5)母性変異bobtailの原因遺伝子のポジショナルクローニングに成功した。モリブデン補酵素生合成に必須なbobtail遺伝子はMolybdenum cofactor synthesis step-1をコードしていた。

研究成果

• [雑誌論文] Transposon tools and methods in zebrafish (2005)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kawakami
  • 雑誌名: Developmental Dynamics 234 ページ: 244-254
• [雑誌論文] The zebrafish pob gene encodes a novel protein required for survival of red cone photoreceptor cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Taylor, M.R., Kikkawa, S., Diez-Juan, A., Ramamurthy, V., Kawakami K., Carmeliet, P., Brockerhoff, S.E.
  • 雑誌名: Genetics 170 ページ: 263-273
• [雑誌論文] The Zebrafish pob gene encodes a novel protein required for survival of red cone photoreceptor cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Taylor, M.R., Kikkawa, S., Diez-Juan, A., Ramamurthy, V., Kawakami, K., Cameliet, P., Brockerhoff, S.E.
  • 雑誌名: Genetics Feb.16(on line publication)
• [雑誌論文] DNA transposons in vertebrate functional genomics (2005)
  • 著者名/発表者名: Miskey, C., Izsvak, Z., Kawakami, K., Ivics, Z.
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences 62 ページ: 629-641
• [雑誌論文] A transposon-mediated gene trap approach identifies developmentally regulated genes in zebrafish (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Takeda, H., Kaswakami, N., Kobayashi, M., Matsuda, N., Mishina, M.
  • 雑誌名: Developmental Cell 7 ページ: 133-144
• [雑誌論文] Excision of the Tol2 transposable element of the medaka fish Oryzias latipes in Xenopus laevis and Xenopus tropicalis (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Imanaka, K., Itoh, M., Taira, M.
  • 雑誌名: Gene 338 ページ: 93-98
• [雑誌論文] The status, quality, and expansion of the NIH full-length cDNA project : The mammalian gene collection (MGC) (2004)
  • 著者名/発表者名: Gerhard, D.S., 113 authors
  • 雑誌名: Genome Research 14 ページ: 2121-2127
• [雑誌論文] Transgenesis and gene trap methods in zebrafish by using the Tol2 transposable element (2004)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kawakami
  • 雑誌名: Methods in Cell Biology 77 ページ: 201-222