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水玉模様のサイズはどのように決まるのか?ゲノム編集を用いた発生遺伝学的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 18J20452
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 進化生物学
研究機関北海道大学

研究代表者

福冨 雄一  北海道大学, 環境科学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2020年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードRNA-seq / 模様 / ゲノム編集
研究実績の概要

模様形成メカニズムを解明すると動物の模様の多様なパターンがどのように進化してきたのかを説明できるのではないだろうか。そのメカニズムとしてモルフォゲン(発生の際に拡散によって体のパターンを形成する因子)によって模様のパターンが形成されることが想定されてきた。拡散しうる模様形成因子としてミズタマショウジョウバエで初めてモルフォゲンであるWinglessが同定され(Werner et al. 2010 Nature)たが、Winglessの拡散によるパターン形成の存在自体は疑問視され始めた。では、本当のところは水玉模様の形成にWinglessの拡散は必要なのだろうか。また、この問いを理解する過程として、模様の形成に関与する、winglessの下流の因子の同定が必要である。
昨年度では、模様形成部位で発現し、winglessの下流にある遺伝子群をトランスクリプトーム解析で網羅的に同定した。本年度はまず、そのデータを論文として発表した(Fukutomi et al. 2021 FEBS J.)。
模様形成にWinglessの拡散が必要なのかはキイロショウジョウバエを用いて推定していた。メラニンの合成に必要な遺伝子であるyellow遺伝子のエンハンサー(ミズタマショウジョウバエの配列)とeGFP遺伝子をつなぎ、キイロショウジョウバエに導入するとEGFPタンパク質の蛍光による不完全な模様が翅において再現される(Werner et al. 2010)。この系統のキイロショウジョウバエと、野生型のwingless遺伝子がNRT-Wg遺伝子に置換された系統のキイロショウジョウバエを掛け合わせ、キイロショウジョウバエでWinglessタンパク質が拡散しない状況下でのEGFP発現範囲を調べた。
最後に、得られた研究結果をまとめて博士論文として提出し、博士(環境科学)を取得した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Transcriptome analysis reveals wingless regulates neural development and signaling genes in the region of wing pigmentation of a polka-dotted fruit fly.2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Fukutomi, Shu Kondo, Atsushi Toyoda, Shuji Shigenobu, Shigeyuki Koshikawa
    • 雑誌名

      The FEBS journal

      巻: 288 号: 1 ページ: 99-110

    • DOI

      10.1111/febs.15338

    • NAID

      120007181830

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis reveals evolutionary co-option of neural development and signaling genes for the wing pigmentation pattern of the polka-dotted fruit fly2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Fukutomi, Shu Kondo, Atsushi Toyoda, Shuji Shigenobu, Shigeyuki Koshikawa
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2020.01.09.899864

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 昆虫の模様形成研究の現在とこれから2018

    • 著者名/発表者名
      福冨雄一、越川滋行
    • 雑誌名

      蚕糸・昆虫バイオテック

      巻: 87 ページ: 95-102

    • NAID

      130007722526

    • 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
  • [学会発表] ミズタマショウジョウバエを用いた模様形成遺伝子ネットワークの探索2020

    • 著者名/発表者名
      福冨雄一, 重信秀治, 越川滋行
    • 学会等名
      日本動物学会第91回大会オンライン
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Transcriptome analysis of Drosophila guttifera to elucidate the gene network related to color pattern formation2020

    • 著者名/発表者名
      Fukutomi Y, Shigenobu S, Koshikawa S
    • 学会等名
      5th Asia Pacific Drosophila Research Conference and 4th Indian Drosophila Research Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 模様形成遺伝子の探索~ミズタマショウジョウバエのトランスクリプトーム解析~2019

    • 著者名/発表者名
      福冨雄一、重信秀治、越川滋行
    • 学会等名
      日本進化学会第21回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ミズタマショウジョウバエを用いた模様形成因子の探索2019

    • 著者名/発表者名
      福冨雄一、重信秀治、越川滋行
    • 学会等名
      第5回北海道大学部局横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ミズタマショウジョウバエの翅における模様形成プロセスの解明2019

    • 著者名/発表者名
      福冨雄一、越川滋行
    • 学会等名
      第4回北海道大学部局横断シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Generation mechanism of a polka-dot pattern in Drosophila guttifera.2018

    • 著者名/発表者名
      越川滋行、松本圭司、福冨雄一
    • 学会等名
      第46回内藤コンファレンス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 北海道大学環境科学院越川研究室ホームページ

    • URL

      https://noah.ees.hokudai.ac.jp/koshi/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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