| 研究課題/領域番号 |
20K06651
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44020:発生生物学関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
若松 義雄 東北大学, 医学系研究科, 准教授 (60311560)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 異形歯性 / 歯 / 発生 / 進化 / 哺乳類 / Msx1 / エンハンサー / 次世代シークエンス / 転写制御 / 遺伝子発現制御 / 4C-seq / 顎原基 / 肢芽 / ホメオボックス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
哺乳類では、顎の先端から基部に沿って形態や機能の異なる歯が分化する（異形歯性）。特定の歯が生える顎の領域は、顎原基の先端部から基部の軸に沿って発現するホメオボックス遺伝子群が規定しており、これをホメオボックスコードと呼ぶ。本研究計画では、顎の発生過程においてホメオボックス遺伝子のMsx1がどのような制御を受け、それがどの下流遺伝子を支配して異形歯性に関与するのか、そして哺乳類間の歯式の多様性形成にどう貢献するのかを明らかにすることを目的としている。また、Msx1遺伝子に変異のあるヒトの家系では特定の歯が欠損する表現型を示すことから、本研究はヒトの遺伝病の理解を目標としている。
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| 研究成果の概要 |
哺乳類の異形歯性を制御するMsx1遺伝子の顎原基での発現制御について解析した。ニワトリ胚顎原基でMsx1プロモーターと相互作用する配列を4C-seqによって網羅的に抽出、そのうち動物種間で保存されている配列についてGFPレポーターを作成、ニワトリ胚に導入して活性を調べた。その結果、鼻隆起や上下顎原基のエンハンサーを複数同定でき、顎原基でのMsx1の発現は複数のエンハンサーの組み合わせによることがわかった。また、マウスを用いた同様の解析の結果、哺乳類および有胎盤類特異的なエンハンサーの存在が示唆された。哺乳類の進化における異形歯性の発達に伴い、Msx1の発現制御が変化したと考えられた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
異形歯性の制御機構を明らかにすることは哺乳類の進化を理解するために重要であるが、本研究により哺乳類の進化過程でおきたMsx1遺伝子の発現制御の変化を捉えることができたのは大きな前進である。また、4C-seqという次世代シークエンス技術を用いた最新の解析手法を導入してより網羅的にMsx1遺伝子の組織特異的エンハンサー候補配列を抽出することに成功し、これまでの手法より効率的なエンハンサーの同定につながったことは、遺伝子発現制御の研究分野において大きく貢献したと考えられる。
Msx1遺伝子の異常はヒトの部分性無歯症の原因であり、本研究は医学的観点からも重要な情報を提供したと言えるだろう。
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