ふたつの脳の進化：哺乳類と竜弓類の終脳発生基盤の起源と変遷

• 研究課題/領域番号: 26430018
• 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: 神経生理学・神経科学一般
• 研究機関: 愛媛大学
• 研究代表者: 村上 安則 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 准教授 (50342861)
• 連携研究者: 野村 真 京都府立医科大学, 医学研究科, 准教授 (10323007)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 進化 / 脳 / 脊椎動物 / 発生 / 遺伝子

研究成果の概要

本研究は哺乳類（単弓類）と爬虫類・鳥類（竜弓類）において異なるタイプの統合中枢が進化した背景にある分子機構を明らかにするため、マウス、ニワトリ、カメ、ヤモリ、ヘビを用いて終脳形成、神経回路形成に関わる遺伝子を単離し発現様式の比較をおこなった。その結果、間脳から終脳へ伸びる神経回路は、その発生や神経ガイド分子の発現様式は哺乳類と爬虫類で類似していたが、終脳形成に関わる遺伝子や終脳内での軸索誘導に関わる遺伝子は、哺乳類と爬虫類では全く異なる様式で発現していることが判明した。また、これらの結果は、単弓類と竜弓類が分岐した後に、それぞれの系統で独自の脳発生機構が進化してきたことを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Nervous system disruption and swimming abnormality in early-hatched pufferfish (Takifugu niphobles) larvae caused by pyrene is independent of aryl hydrocarbon receptors. (2017)
  • 著者名/発表者名: Itoyama Tatsuya, Kawara Moe, Fukui Makiko, Sugahara Yuki, Kurokawa Daisuke, Kawaguchi Masahumi, Kitamura Sin-Ichi, Nakayama Kei, Murakami Yasunori.
  • 雑誌名: Marine Pollution Bulletin 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 30174-1
  • DOI: 10.1016/j.marpolbul.2017.02.058
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The evolution of basal progenitors in the developing non-mammalian brain. (2016)
  • 著者名/発表者名: NOmura, T., Ohtaka-Maruyama, C., Yamashita, W., Wakamatsu, Y., Murakami, Y., Calegari, F., Suzuki, K., Gotoh, H., Ono, K.
  • 雑誌名: Development 巻: 143 号: 1 ページ: 66-74
  • DOI: 10.1242/dev.127100
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Evidence from cyclostomes for complex regionalization of the ancestral vertebrate brain (2016)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Sugahara, Juan Pascual-Anaya, Yasuhiro Oisi, Shigehiro Kuraku, Shin-IchiAota, Noritaka Adachi, Wataru Takagi, Tamami Hirai, Noboru Sato, Yasunori Murakami, Shigeru Kuratani
  • 雑誌名: Nature 巻: 531 号: 7592 ページ: 97-100
  • DOI: 10.1038/nature16518
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Involvement of Slit-Robo signaling in the development of the posterior commissure and concomitant swimming behavior in Xenopus laevis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Tosa, Kiyohito Tsukano, Tatsuya Itoyama, Mai Fukagawa, Yukako Nii, Ryota Ishikawa, Ken-Ichi T. Suzuki, Makiko Fukui, Masahumi Kawaguchi, Yasunori Murakami
  • 雑誌名: Zoological letters 巻: 1 号: 1 ページ: 28-28
  • DOI: 10.1186/s40851-015-0029-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expression patterns of Eph genes in the “dual visual development” of the lamprey and their significance in the evolution of vision in vertebrates (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi G. Suzuki, Yasunori Murakami, Yuji Yamazaki, Hiroshi Wada
  • 雑誌名: Evolution & Development 巻: 17 号: 2 ページ: 139-147
  • DOI: 10.1111/ede.12119
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A comparative examination of neural circuit and brain patterning between the lamprey and amphioxus reveals the evolutionary origin of the vertebrate visual center (2015)
  • 著者名/発表者名: Daichi G. Suzuki, Yasunori Murakami, Hector Escriva, Hiroshi Wada
  • 雑誌名: Journal of Comparative Neurology 巻: 523 号: 2 ページ: 251-261
  • DOI: 10.1002/cne.23679
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reconstruction of ancestral brains: Exploring the evolutionary process of encephalization in amniotes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tadashi Nomura, Yasaunori Murakami, Hiroshi Goto, Katsuhiko Ono.
  • 雑誌名: Neurosci Res. 巻: in press ページ: 25-36
  • DOI: 10.1016/j.neures.2014.03.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of the thalamo-DVR tract in the Chinese soft-shelled turtle Pelodiscus sinensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tosa, Y., Hirao, A., Matsubara, I., Kawaguchi, M., Nagashima, H., Kuratani, S., and Murakami, Y.
  • 雑誌名: Dev. Growth Diff. 巻: 57 号: 1 ページ: 40-57
  • DOI: 10.1111/dgd.12186
  • 査読あり
• [学会発表] 円口類の遺伝子から解き明かす脊椎動物の脳の起源と多様化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村上安則
  • 学会等名: 神経解剖懇話会
  • 発表場所: 長崎大学（長崎県 長崎市）
  • 年月日: 2017-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] Origin and diversification of the vertebrate brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakami Yasunori
  • 学会等名: The 10th Annual Meeting for Japanese Developmental Neuroscientists
  • 発表場所: 秋保リゾートホテルクレセント（宮城県 仙台市）
  • 年月日: 2017-03-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 三叉神経知覚性繊維の投射様式の進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石川 遼太, 山上 沙織, 土佐 靖彦,工樂樹洋, 倉谷 滋, 村上安則
  • 学会等名: 日本動物学会愛媛県定例会
  • 発表場所: 琉球大学（沖縄県 那覇市）
  • 年月日: 2016-12-03
• [学会発表] 板鰓類と円口類における終脳パターニング機構の分子発生学的解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河原萌恵, 奥村光祐, 楠原佑基, 菅原文昭, 倉谷滋, 村上安則
  • 学会等名: 日本動物学会愛媛県定例会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県 松山市）
  • 年月日: 2016-12-03
• [学会発表] Projections of the trigeminal nerve in developing shark and lamprey; with reference to the evolution of trigeminal nerve somatotopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Ryota, Yamakami Saori, Tosa Yasuhiko, Koyama Hiromichi, Kuraku Shigehiro, Rijli M. Filippo, Kuratani Shigeru, Murakami Yasunori
  • 学会等名: The 22nd International Congress of Zoology
  • 発表場所: 琉球大学（沖縄県 那覇市）
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Expression of region-specific transcription factors in the lamprey pallium; with reference to the evolution of the vertebrate telencephalon (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawara Moe, Okumura Kosuke, Kusuhara Yuki, Kuraku Shigehiro, Sugahara Fumiaki, Kuratani Shigeru, Murakami Yasunori
  • 学会等名: The 22nd International Congress of Zoology
  • 発表場所: 琉球大学（沖縄県 那覇市）
  • 年月日: 2016-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] ピレン暴露によるクサフグ胚の行動異常はAhRとは異なる経路で生じる (2016)
  • 著者名/発表者名: 河原萌恵, 糸山達哉, 菅原由貴, 黒川大輔, 北村真一
  • 学会等名: 日本環境毒性学会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県 松山市）
  • 年月日: 2016-09-06
• [学会発表] 脊椎動物の脳の起源と多様化；円口類と顎口類を用いた進化発生学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村上安則
  • 学会等名: 日本進化学会第18回大会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都 大岡山）
  • 年月日: 2016-08-25
  • 招待講演
• [学会発表] Development of the thalamocortical projection in reptiles (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami Yasunori
  • 学会等名: The 8th World Congress of Herpetology
  • 発表場所: 中国 杭州
  • 年月日: 2016-08-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 脊椎動物の脳の起源と多様化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上安則
  • 学会等名: 自治医科大学セミナー
  • 発表場所: 栃木県・下野市 自治医科大学
  • 年月日: 2015-10-26
  • 招待講演
• [学会発表] ナマズのひげと味蕾の形成にはFGFs及びShhシグナルが関与する (2015)
  • 著者名/発表者名: 糸山達哉, 土佐靖彦, 福井眞生子, 高田裕美, 村上安則
  • 学会等名: 第86回日本動物学会
  • 発表場所: 新潟県・新潟市 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] ヤツメウナギとトラザメの知覚性三叉神経の脳への接続 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川遼太, 山上沙織, 土佐靖彦, 倉谷滋, 村上安則
  • 学会等名: 第86回日本動物学会
  • 発表場所: 新潟県・新潟市 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] ソメワケササクレヤモリの終脳形成に関わる遺伝子の発現解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平尾綾子, 土佐靖彦, 村上安則
  • 学会等名: 第86回日本動物学会
  • 発表場所: 新潟県・新潟市 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] トラザメ三叉神経感覚枝の後脳への入力：顎の神経支配の進化的変遷 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上安則
  • 学会等名: 理化学研究所CDBセミナー Shark in Tree Phyloinformatic Challenges in Life Science
  • 発表場所: 兵庫県・神戸市・理化学研究所 神戸研究所
  • 年月日: 2015-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] The role of FGF signaling in the developing lamprey pallum (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Murakami
  • 学会等名: 日本発生学会 シンポジウム2 Vertebrtate brains: structure, function and evolution
  • 発表場所: 茨城県・筑波市 つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] The role of FGFs and Shh signaling in the craniofacial development of Amur catfish, Silurus asotus. (2015)
  • 著者名/発表者名: 糸山達哉, 土佐靖彦, 川中寅生, 村上安則
  • 学会等名: 第48回発生生物学会大会
  • 発表場所: 茨城県・筑波市 つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-06-03
• [学会発表] ナマズの頭部形態形成における繊維芽細胞成長因子（FGFs）及びソニックヘッジホッグ（Shh）シグナルの役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 糸山達哉, 土佐靖彦, 村上安則
  • 学会等名: 日本動物学会・中国四国地区生物系三学会合同大会
  • 発表場所: 愛媛県・松山市 愛媛大学
  • 年月日: 2015-05-17
• [学会発表] ヤツメウナギとトラザメにおける三叉神経知覚成分の後脳への投射；顎の神経支配の進化に関して (2015)
  • 著者名/発表者名: 石川遼太, 山上沙織, 竹内政智, 土佐靖彦, 平沢達矢, 倉谷滋, 村上安則
  • 学会等名: 日本動物学会・中国四国地区生物系三学会合同大会
  • 発表場所: 愛媛県・松山市 愛媛大学
  • 年月日: 2015-05-17
• [学会発表] 羊膜類の終脳発生機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平尾綾子, 土佐靖彦, 村上安則
  • 学会等名: 日本動物学会・中国四国地区生物系三学会合同大会
  • 発表場所: 愛媛県・松山市 愛媛大学
  • 年月日: 2015-05-17
• [学会発表] Brain development of the Hagfish, with reference to the vertebrate brain evolution. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Sugahara, Yasuhiro Oishi, Juan Pascual-Anaya, Shigehiro Kuraku, Shin-ichi Aota, Noritaka Adachi, Yasunori Murakami and Shigeru Kuratani
  • 学会等名: Euro Evo Devo 2014
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2014-07-24
• [学会発表] The evolutionary origin of the vertebrate midbrain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Daichi Suzuki, Yasunori Murakami and Hiroshi Wada
  • 学会等名: Euro Evo Devo 2014
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2014-07-24
• [学会発表] Involvement of Slit-Robo signaling in the development of the posterior commisure and concomitant swimming behavior in Xenopus laevis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kiyohito Tsukano, Mai Fukagawa, Masahumi Kawaguchi, Shigeru Kuratani and Yasunori Murakami
  • 学会等名: Euro Evo Devo 2014
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2014-07-23
• [学会発表] Development of the thalamo-DVR tract in turtles with reference to the evolution of thaltamo-telencephalic projection in amniotes. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiko Tosa, Ayako Hirao, Ikumi Matsubara, Masahumi Kawaguchi, Shigeru Kuratani and Yasunori Murakami
  • 学会等名: Euro Evo Devo 2014
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2014-07-23
• [図書] Chapter 14, The origin of vertebrate brain centers. Brain evolution by design (2016)
  • 著者名/発表者名: Murakami Yasunori
  • 総ページ数: 38
  • 出版者: Springer
• [図書] 脳の進化形態学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村上安則
  • 総ページ数: 299
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Gene Expression Analysis of Lamprey Embryos. in “In Situ Hybridization Methods. Neuromethods volume 99 (2015)
  • 著者名/発表者名: Sugahara F, Murakami Y, Kuratani S
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: Giselbert Hauptmann