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棘皮動物進化の鍵となる成体原基Hox遺伝子発現を制御するシグナル伝達の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K07368
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 発生生物学
研究機関金沢大学

研究代表者

山口 正晃  金沢大学, 生命理工学系, 教授 (60182458)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード棘皮動物 / 五放射体制 / 成体原基 / 半索動物 / AP map gene / FGFシグナリング / Hox複合体 / 外胚葉 / 襟 / 中胚葉誘導 / 歩帯動物 / 進化 / 成体原基形成 / 胚葉間シグナル伝達
研究成果の概要

半索動物と棘皮動物は歩帯動物クレードの姉妹群で、三体腔性の幼生を共有する。半索動物は幼生プランを引きつぐ。一方、棘皮動物は成体原基の中で五放射体制をつくり、稚虫へと変態する。
半索動物外胚葉の前後軸にそったパターン化を制御する遺伝子のウニ相同遺伝子を単離し、比較発現解析した。ウニ成体原基の外胚葉で発現するのは、ギボシムシの襟外胚葉相同遺伝子のみで、その発現は放射水管を覆う歩帯外胚葉領域に制限されていた。棘皮動物は、共通祖先から吻と胴を失い、襟からの放射状突起伸長によって進化したことを提唱する。一方、Hox複合体の共線的発現は、棘皮動物の前後軸は成体の口-肛門軸であることを示唆する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

棘皮動物の特異な体制の進化は未だ動物学の謎である。その進化を幼生の体腔プランからの変形として捉え、それを分子的に提示したことに学術的な意義がある。ギボシムシの襟外胚葉で発現する前後軸マップ遺伝子は、ウニ成体原基において水腔から伸長する放射水管を覆う歩帯外胚葉で発現する。襟外胚葉と歩帯外胚葉は幼生の相同な体腔を内包しているので、ウニの五放射の歩帯外胚葉とギボシムシの襟外胚葉は相同であり、棘皮動物の放射線は、歩帯動物共通祖先の前後軸の重複ではなく、半索動物翼鰓類の触手器官のような付属突起であることを示唆する。Hox複合体の共線的発現は、棘皮動物の前後軸は成体の口-肛門軸と考えられる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Anteroposterior molecular registries in ectoderm of the echinus rudiment2018

    • 著者名/発表者名
      Adachi S., Niimi I., Sakai Y., Sato F., Minokawa T., Urata M., Sehara-Fujisawa A., Kobayashi I. and Yamaguchi M.
    • 雑誌名

      Developmental Dynamics

      巻: 247 号: 12 ページ: 1297-1307

    • DOI

      10.1002/dvdy.24686

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Early stalked stages in ontogeny of the living isocrinid sea lily Metacrinus rotundus2015

    • 著者名/発表者名
      Amemiya, S., Omori, A., Tsurugaya, T., Hibino, T., Yamaguchi, M., Kuraishi, R., Kiyomoto, M., and Minokawa, T.
    • 雑誌名

      Acta Zoologica

      巻: in press 号: 1 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1111/azo.12109

    • 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
  • [学会発表] 胚葉間FGFシグナリングが棘皮動物の歩帯を確立する2018

    • 著者名/発表者名
      酒井唯妃,安達慎也,浦田慎,守野孔明,和田洋,小林功, 山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] バフンウニphb1/micro1 paralogの発現・調節・機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      大山高弘,山嵜敦子,小平俊光,杉野咲恵,浦田慎, 谷口俊介,山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ノコギリウニにおけるphb1の発現・調節・機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      山口美瑳,杉野咲恵,山嵜敦子,浦田慎,小林功1, 山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Expression of phb1 and blimp1 in the primitive sea urchin Prinocidaris baculosa2016

    • 著者名/発表者名
      Sae Sugino, Takahiro Ohyama, Atsuko Yamazaki, Makoto Urata,Isao Kobayashi, Masaaki Yamaguchi
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology
    • 発表場所
      OCC, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reciprocal signaling between ectoderm and mesoderm during the adult rudiment formation in the sand dollar Peronella japonica2016

    • 著者名/発表者名
      Iyo Niimi, Chinami Koike, Mami Asai, Rika Kawabata, Yoshiaki Morino, Fuminori Sato, Atsuko Sehara-Fujisawa, Hiroshi Wada, Isao Kobayashi, Masaaki Yamaguchi
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology
    • 発表場所
      OCC, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparative expression analysis of larval ectoderm genes between hemichordates and echinoderms2016

    • 著者名/発表者名
      Shinya Adachi, Iyo Niimi, Takuya Minokawa, Isao Kobayashi, Masaaki Yamaguchi
    • 学会等名
      The 22nd International Congress of Zoology
    • 発表場所
      OCC, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原始的ウニPrinocidaris baculosaにおけるphb1とblimp1の発現2016

    • 著者名/発表者名
      杉野咲恵 , 大山高弘, 山嵜敦子, 浦田慎,小林功, 山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第87回沖縄大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター、沖縄
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ヨツアナカシパン成体原基形成における双方向の胚葉間シグナリング2016

    • 著者名/発表者名
      新美伊代、小池知奈美、浅井真実、川端梨加、守野孔明、佐藤文規、瀬原-藤沢敦子、和田洋、小林功、山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第87回沖縄大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター、沖縄
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 半索動物と棘皮動物の幼生外胚葉遺伝子の比較発現解析2016

    • 著者名/発表者名
      安達慎也, 新美伊代,美濃川拓也, 浦田慎,小林功, 山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第87回沖縄大会
    • 発表場所
      沖縄コンベンションセンター、沖縄
    • 年月日
      2016-11-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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