対の器官における左右非対称性の分子機構とその進化プロセスの解明

• 研究課題/領域番号: 20K21436
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 中村 太郎 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 助教 (80548834)
• 研究期間 (年度): 2020-07-30 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 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: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 左右非対称性 / 発生生物学 / 昆虫 / コオロギ / 翅

研究開始時の研究の概要

本研究では、コオロギ科に属するスズムシ (Homoeogryllus japonicus)の翅の発音器などの左右非対称性に着目する。翅の発音器や、その左右非対称性に関わる分子基盤はこれまで全く知られていない。マウスやショウジョウバエなど限られたモデル生物を用いて進展してきた左右非対称性研究とは異なり、1対の翅が左右で独立に発生する際に生じる左右非対称性は、既知のメカニズムとは全く異なる原理によってもたらされることが明白である。本研究では、スズムシなどを研究材料に、翅の発音器に左右非対称性が生じる分子メカニズムの解明に挑む。

研究成果の概要

本研究は、コオロギ科に属するスズムシ Homoeogryllus japonicusの前翅に存在する発音器官が左右で非対称に形成されることに着目し、1対の器官に生じる左右非対称性の分子基盤を明らかにすることを目的とした。本課題遂行の結果、発音器官形成時期を同定できた。得られた時期を指標として、スズムシ前翅におけるRNA-seq解析を行った結果、左右で発現量に差のある遺伝子をリストできた。そしてRNAi法による網羅的な遺伝子機能解析を行った結果、1対の器官に生じる左右非対称性に関与する遺伝子を同定することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

マウスやショウジョウバエなど限られたモデル生物を用いて進展してきた左右非対称性に関する研究は、いずれも体に1つしか存在しない器官の発生過程で生じる左右非対称性を対象としてきた。ゆえに、1対の器官が左右で独立に発生する際に生じる左右非対称性は、既知のメカニズムとは異なる原理の発見につながると考えられる。本研究では、スズムシの翅にある発音器官が左右で異なって形成されることに着目した。本課題遂行により、次世代シークエンス解析とRNAi法による機能解析法を駆使することで、1対の器官に生じる左右非対称性に関与する遺伝子を同定することに成功した。