脳原基の領域化と神経分化を統合的に制御する遺伝子ネットワークの解明

• 研究課題/領域番号: 26440114
• 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: 埼玉大学
• 研究代表者: 弥益 恭 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (60230439)
• 研究分担者: 川村 哲規 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (10466691)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: ゼブラフィッシュ / 脳形成 / 神経形成 / Notchシグナル / プロニューラルクラスター / 脳領域化 / Gbx2ホメオボックス遺伝子 / PouV型転写因子 / POU転写因子

研究成果の概要

本研究では、ゼブラフィッシュをモデルとし、脳原基領域化とニューロン分化の統合的理解をめざした。まず、脳領域化遺伝子であるpou2とgbx2の発現が神経前駆領域と密接に関係すること、これらの遺伝子が多様な神経発生遺伝子の発現制御に関わることを示した。さらに、pou2の機能阻害胚で発現が変動する遺伝子を網羅的に検討し、pou2が多様な神経発生遺伝子を制御することを示した。一方、pou2及びbHLH-Oの転写制御を培養細胞系で解析し、神経発生遺伝子間の相互作用を明らかにした。pou2については尾芽多能性幹細胞からの神経分化に関与することも示した。以上から神経発生の統合的制御機構の存在が示された。

研究成果

• [国際共同研究] Fred Hutchinson Cancer Research Center(米国)
• [雑誌論文] Enhancer activity-based identification of functional enhancers using zebrafish embryos. (2016)
  • 著者名/発表者名: Taminato T, Yokota D, Araki S, Ovara H, Yamasu K, Kawamura A.
  • 雑誌名: Genomics 巻: 108 号: 2 ページ: 102-107
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2016.05.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Posterior-anterior gradient of zebrafish hes6 expression in the presomitic mesoderm is established by the combinatorial functions of the downstream enhancer and 3'UTR. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawamura A, Ovara H, Ooka Y, Kinoshita H, Hoshikawa M, Nakajo K, Yokota D, Fujino Y, Higashijima S, Takada S, Yamasu K.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 409 号: 2 ページ: 543-554
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2015.11.010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] ゼブラフィッシュ胚の尾芽における多能性細胞の分化制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 結川 達也 , 池田 真彬 , 弥益 恭
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] 峡部領域での局所オーガナイザー形成機構についてのゲノム編集技術を用いた検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤武寿、鹿毛大地、弥益 恭
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ゼブラフィッシュemx3の終脳エンハンサーによる転写調節機構の培養系での解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前川 雅人 , 三浦 祐平 , 沖山 綾菜 , 志村 恭介 , 弥益 恭
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ゼブラフィッシュ胚での神経分化におけるOct4相同遺伝子の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 池田 真彬 , 中山 由紀子 , 弥益 恭
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] 脊椎動物胚神経板での脳領域化および神経形成におけるgbx2の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 猪股 千尋，中山 由紀子，津田 佐知子、弥益 恭
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] ゼブラフィッシュ胚での生体内活性を指標としたエンハンサー同定法の確立 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田港 朝仁, 横田 大佑, 荒木 颯, 小原 弘幹, 弥益 恭, 川村 哲規
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] 未分節中胚葉におけるゼブラフィッシュtbx6 遺伝子の発現制御機構の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 横田 大佑, 伴 博之, 木下 宏史, 藤野 友梨, 矢部 泰二郎, 猪塚 彩花, 小原 弘幹, 鹿毛 大地, 弥益 恭, 高田 慎治, 川村 哲規
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Ripply-Tbx6の相対的な比がゼブラフィッシュの体節形成に必須である (2016)
  • 著者名/発表者名: 木下 宏史, 藤野 友梨, 大金 ななえ, 矢部 泰二郎, 横田 大佑, 小原 弘幹, 猪塚 彩花, 荒木 颯, 鹿毛 大地, 弥益 恭, 高 田 慎治, 川村 哲規
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Morphological and functional analysis of compartmentalization in cerebellar development. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, S., Hiyoshi, K., Maruyama, K., Miyazawa, H., Kinno, R., Yamasu, K.
  • 学会等名: 22nd Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Relative levels of ripply and tbx6 are required for the proper somite segmentation in zebrafish. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, H., Ohgane, N., Fujino, Y., Yabe, T., Yokota, D., Ovara, H., Izuka, A., Kage, D., Yamasu, K., Takada, S., Kawamura, A.
  • 学会等名: 22nd Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Involvement of gbx2 in neurogenesis in vertebrate embryos. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inomata, C., Nakayama, Y., Tsuda, S., & Yamasu, K.
  • 学会等名: 22nd Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Developmental and genetic study of the role of the class V POU transcription factor Pou2 during vertebrate embryogenesis. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, M., Nakayama, Y., Inomata, C. & Yamasu, K.
  • 学会等名: 22nd Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Regulation of cell differentiation in the tail bud by the Oct4-type POU transcription factor Pou2 in zebrafish embryos. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuikawa, T. & Yamasu, K.
  • 学会等名: 22nd Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 岡崎カンファレンスセンター（愛知県岡崎市）
  • 年月日: 2016-08-20
• [学会発表] Development of the cholinergic neuron system and its regulation in the embryonic zebrafish brain. (2015)
  • 著者名/発表者名: Honoka Ohnuki, Minoru Takahashi, Sachiko Tsuda, Koichi Kawakami, and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Integrative Control of Brain Regionalization and Neurogenesis in Vertebrate Embryos. (2015)
  • 著者名/発表者名: Chihiro Inomata, Yukiko Nakayama, Sachiko Tsuda and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 21th Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 銀杏会館（大阪府吹田市・大阪大学吹田キャンパス）
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] Comprehensive Analysis of the Downstream Genes of pou2/pou5f3, a Class V POU Transcription Factor Gene, during Vertebrate Embryogenesis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Ikeda, Yukiko Nakayama and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 21th Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 銀杏会館（大阪府吹田市・大阪大学吹田キャンパス）
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] Development of the Cholinergic System and Its Regulation in Zebrafish Embryos. (2015)
  • 著者名/発表者名: Honoka Ohnuki, Minoru Takahashi, Sachiko Tsuda, Koichi Kawakami and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 21th Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 銀杏会館（大阪府吹田市・大阪大学吹田キャンパス）
  • 年月日: 2015-09-19
• [学会発表] Probing the developmental process of functional circuitry in the cerebellum: an all-optogenetic approach in zebrafish. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Tsuda and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第38回日本神経科学大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場・神戸国際展示場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-07-28
• [学会発表] Dynamic migratory behaviors of gbx2-expressing cells during brain compartmentalization -4D imaging in zebrafish embryos. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Tsuda and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会年会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-06-02
• [学会発表] An oxygen metabolism-related gene regulates neural crest development in zebrafish. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Takahashi, Yuki Ito, Mami Yoshimura, Sachiko Tsuda, Masataka Nikaido, Akinori Kawamura, and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Studies on the roles of gbx genes in brain formation at early and late stages of zebrafish embryogenesis (2014)
  • 著者名/発表者名: Zhe Wang, Daichi Kage, Cecilia Moens, Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Studies on the development of local organizers in the vertebrate brain primordia using the GAL4/UAS system. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayano Shinoto, Hitoshi Taira, Minoru Takahashi, Sachiko Tsuda, Gembu Abe, Koichi Kawakami, Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Cooperative transcriptional regulation of zebrafish pou2/pou5f3 that encodes a class V POU transcription factor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kana Kobayashi , Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Development of the cholinergic neuron system in the embryonic zebrafish brain. (2014)
  • 著者名/発表者名: Honoka Ohnuki, Minoru Takahashi, Sachiko Tsuda, Koichi Kawakami, Kyo Yamasu
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Regulation of neural crest development by an oxygen metabolism-related gene in zebrafish. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Takahashi, Yuki Ito, Mami Yoshimura, Masataka Nikaido, Akinori Kawamura, Kyo Yamasu
  • 学会等名: 20th Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: Keio University (Minato-ku, Tokyo)
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Analysis of the regulatory mechanism of brain regionalization in zebrafish embryos using the GAL4/UAS system (2014)
  • 著者名/発表者名: Ayano Shinoto, Hitoshi Taira, Yuki Ito, Gembu Abe, Kazuhide Asakawa, Koichi Kawakami, Kyo Yamasu
  • 学会等名: 20th Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: Keio University (Minato-ku, Tokyo)
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Cooperative transcriptional regulation of zebrafish pou2/pou5f3 that encodes a class V POU transcription factor (2014)
  • 著者名/発表者名: Kana Kobayashi, Alam Khan, Kyo Yamasu
  • 学会等名: 20th Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: Keio University (Minato-ku, Tokyo)
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] Development of the cholinergic neuron system in zebrafish embryos. (2014)
  • 著者名/発表者名: Honoka Ohnuki, Minoru Takahashi, Koichi Kawakami, and Kyo Yamasu
  • 学会等名: 20th Japanese Medaka Zebrafish Meeting
  • 発表場所: Keio University (Minato-ku, Tokyo)
  • 年月日: 2014-09-20 – 2014-09-21
• [学会発表] ゼブラフィッシュ胚における神経堤由来組織の発生に関与する酸素代謝関連遺伝子の遺伝学的同定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋一樹、伊藤佑貴、吉村麻美、二階堂昌孝、川村哲規、弥益恭
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] GAL4-UAS系を利用した脊椎動物の脳発生制御機構の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 篠藤 綾乃、平 一志、伊藤 佑貴、阿部 玄武、川上 浩一、浅川 和秀、弥益 恭
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Development of hypocretin/orexin neurons in the hypothalamus of zebrafish embryos. (2014)
  • 著者名/発表者名: Minoru Takahashi, Kanako Mizumoto, Kyo Yamasu
  • 学会等名: 47th Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
  • 発表場所: WINC AICHI (Nagoya City, Aichi)
  • 年月日: 2014-05-27 – 2014-05-30
• [図書] ゼブラフィッシュの発生遺伝学 (2015)
  • 著者名/発表者名: 弥益 恭
  • 総ページ数: 194
  • 出版者: 裳華房
• [備考] 埼玉大学大学院理工学研究科生命科学部門 理学部生体制御学科 発生生物学研究室
  • URL: http://devbiol.seitai.saitama-u.ac.jp
• [備考] 発生生物学研究室 Laboratory of Developmental Biology
  • URL: http://devbiol.seitai.saitama-u.ac.jp
• [備考] 埼玉大学 脳末梢科学研究センター
  • URL: http://subsi.saitama-u.ac.jp