オタマボヤ幼生の開口による3D形成と分泌による摂餌フィルターの3D構築

• 研究領域: 生物の３Ｄ形態を構築するロジック
• 研究課題/領域番号: 18H04763
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 小沼 健 大阪大学, 理学研究科, 助教 (30632103)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円); 2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
• キーワード: オタマボヤ / ハウス / 3D形成 / セルロース / 繊維 / Oikosin / フィルター / 脊索動物 / ライブイメージング / くち / 3D形態 / ３D形成 / 細胞外構造

研究実績の概要

脊索動物ワカレオタマボヤ (以下、オタマボヤ) の体の単純さ、発生の速さなどを活用した3D形態形成の解明を試みた。(1) 内胚葉と外胚葉の上皮がつながり「くち」ができるしくみ、(2) 表皮細胞から、3D構造をもった接餌フィルター（ハウス）が分泌される原理、の2つの課題に取り組み、以下の成果を得た。
(1)「くち」の3D形成
オタマボヤの口は、わずか数十個の細胞でできている。また幼生の孵化から7時間以内に出来上がるため、ライブイメージングに有利である。開口過程を観察したところ、内胚葉細胞 (oral plugと命名)が外部に露出することが分かった。さらに核やアクチン(細胞膜とほぼ同義)のライブイメージングを行ったところ、体幹部の前端に「背腹方向に分裂する表皮細胞(lip precursor cellsと命名)」が2つあり、それらの娘細胞がそれぞれ上唇、下唇になることを見出した (Dev Genes Evol., 2020)。
(2)ハウスの3D形成
オタマボヤは表皮細胞から分泌するハウスというフィルター構造の中に棲む。体幹部は、折り畳んだ状態のハウス (ハウス原基)を常に2-3枚まとっており、外側の1枚を膨らまして使用する。ハウスはセルロースを含むことが知られている。セルロースの蛍光染色を行ったところ、海水の入り口 (inlet filter)に縦糸・横糸でできた格子状の網目を見いだした。この格子構造は、ハウス原基にも存在していた。さらに走査型電子顕微鏡 (SEM)で観察したところ、これらの糸は、直径数十ナノメートルの繊維が組み合わさってできていた。またハウスの他の領域も、微細な繊維が編み込まれてできていることが分かってきた。これらの結果は、ハウスが「繊維状の素材」によりできていることを示すものである。理論系の計画班との連携によりハウス形成の作業仮説を立ち上げることに成功している。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 日本系オタマボヤのゲノムデータベースとY特異的領域. (2021)
  • 著者名/発表者名: 小沼健*, 戸村亮
  • 雑誌名: 比較内分泌学. 巻: 172 ページ: 28-30
• [雑誌論文] Mouth opening is mediated by separation of dorsal and ventral daughter cells of the lip precursor cells in the larvacean, Oikopleura dioica. (2020)
  • 著者名/発表者名: Morita, R., Onuma, T.A., Manni, L., Ohno, N., Nishida, H.
  • 雑誌名: Dev. Genes Evol. 巻: 230 号: 5-6 ページ: 315-327
  • DOI: 10.1007/s00427-020-00667-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A genome database for a Japanese population of the larvacean Oikopleura dioica. (2020)
  • 著者名/発表者名: Wang, K., Tomura, R., Chen, W., Kiyooka, M., Ishizaki, H., Aizu, T., Minakuchi, Y., Seki, Yutaka Suzuki, M., Omotezako, T., Suyama, R., Masunaga, A., Plessy, C., Luscombe, N.M., Dantec, C., Lemaire, P., Itoh, T., Toyoda, A., Nishida, H., and Onuma, T.A.
  • 雑誌名: Dev. Growth Differ. 巻: 62 号: 6 ページ: 450-461
  • DOI: 10.1111/dgd.12689
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Protein phosphatase 2A is essential to maintain meiotic arrest, and to prevent Ca2+ burst at spawning and eventual parthenogenesis in the larvacean Oikopleura dioica. (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuo M, Onuma TA, Omotezako T and Nishida N
  • 雑誌名: Developmental Biology. 巻: 460(2) 号: 2 ページ: 155-163
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2019.12.005
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A chordate species lacking Nodal utilizes calcium oscillation and Bmp for left-right patterning. (2020)
  • 著者名/発表者名: Onuma, T.A., Hayashi, M., Gyoja, F., Kishi, K., Wang, K., Nishida, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 117 号: 8 ページ: 4188-4198
  • DOI: 10.1073/pnas.1916858117
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ANISEED 2019: 4D exploration of genetic data for an extended range of tunicates. (2020)
  • 著者名/発表者名: Dardaillon J, Dauga D, Simion P, Faure E, Onuma TA, DeBiasse M, Louis A, Nitta N, Naville M, Besnardeau L, Reeves W, Wang K, Fagotto M, Gueroult-Bellone M, Fujiwara S, Dumollard R, Veeman M, Volff JN, Roest Crollius H, Douzery E, Ryan J, Davidson B, Nishida H, Dantec C and Lemaire P
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research. 巻: 48(D1)
  • DOI: 10.1093/nar/gkz955
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 特殊な現象の壁を越える～「最も単純な体の脊索動物」オタマボヤから見出した新しい遺伝子阻害現象 (DNAi)と左右非対称形成～ (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健*
  • 雑誌名: 比較内分泌学 巻: 46 号: 170 ページ: 85_2-87
  • DOI: 10.5983/nl2008jsce.46.85_2
  • NAID: 130007854012
  • ISSN: 1882-6636, 1882-6644
• [雑誌論文] 体の左右はどのようにできるのか？-オタマボヤの左右非対称性を探る. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健*
  • 雑誌名: academist Journal. 巻: 0 ページ: 0-0
• [雑誌論文] オタマボヤ未受精卵の減数分裂停止をになう脱リン酸化酵素PP2Aの役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健*, 松尾正樹
  • 雑誌名: 比較内分泌学 巻: 46 号: 171 ページ: 117-119
  • DOI: 10.5983/nl2008jsce.46.117
  • NAID: 130007927365
  • ISSN: 1882-6636, 1882-6644
• [雑誌論文] 体の左右はどのようにできるのか?-オタマボヤの左右非対称性を探る (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健*
  • 雑誌名: academist Journal (invited) 巻: -
• [雑誌論文] 特殊な現象の壁を越える:「最も単純な体の脊索動物」オタマホヤから見出した新しい遺伝子阻害現象 (DNAi)と左右非対称形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健*
  • 雑誌名: 比較内分泌学 (invited) 巻: -
• [雑誌論文] Mother-to-embryo vitellogenin transport in a viviparous teleost Xenotoca eiseni (2019)
  • 著者名/発表者名: Iida Atsuo、Arai Hiroyuki N.、Someya Yumiko、Inokuchi Mayu、Onuma Takeshi A.、Yokoi Hayato、Suzuki Tohru、Hondo Eiichi、Sano Kaori
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 116 号: 44 ページ: 22359-22365
  • DOI: 10.1073/pnas.1913012116
  • NAID: 120006731188
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wavy movements of epidermis monocilia drive the neurula rotation that determines left-right asymmetry in ascidian embryos. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada, S., Tanaka, Y., Imai, K.S., Saigou, M., Onuma, T.A., and Nishida, H.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 173-182
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2018.07.023
  • 査読あり
• [雑誌論文] 母性因子の大規模な母性因子の大規模な機能的スクリーニングを可能にする新しい脊索動物. (2019)
  • 著者名/発表者名: 小沼健*, 松尾正樹
  • 雑誌名: Medical Science Digest (invited) 巻: 6 ページ: 42-43
• [学会発表] オタマボヤをもちいて左右形成の新しい研究領域を開拓する. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健.
  • 学会等名: 生物科学セミナー（大阪，大阪大学）
  • 招待講演
• [学会発表] 動物繊維によるハウスの3D建築. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健.
  • 学会等名: 学術変革領域 (A) 「からだ工務店」第一回領域会議
  • 招待講演
• [学会発表] House construction with animal fibers in the larvacean, Oikopleura dioica 動物繊維をもちいたオタマボヤの「ハウス」建築 (2020)
  • 著者名/発表者名: Onuma TA, Akiyama M, Yamasaki S, Kondo S, and Nishida H.
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 2020年度 日本動物学会奨励賞 受賞者講演「脊索動物オタマボヤを活かした発生学の展開」 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健.
  • 学会等名: 日本動物学会、第91回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 脊索動物オタマボヤをもちいて左右形成の新しい領域を開拓する. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健, 西田宏記.
  • 学会等名: 第5回 ホヤ研究会
• [学会発表] A chordate species lacking Nodal utilizes calcium oscillation and Bmp4 for left-right patterning. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健, 林桃子, 行者蕗, 岸香苗, Kai Wang, 西田宏記.
  • 学会等名: 第53回日本発生生物学会
• [学会発表] The larvacean Oikopleura dioica lacks Nodal and utilizes calcium oscillation and Bmp expression for left-right patterning (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健, 林桃子, 行者蕗, 岸香苗, Kai Wang, 西田宏記.
  • 学会等名: 第53回日本発生生物学会
• [学会発表] オタマボヤにおけるハウスの3D形成の原理. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健.
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会 ワークショップ
  • 招待講演
• [学会発表] 1世紀前の謎を解く-「最も単純な体の脊索動物」オタマボヤから見出した左右非対称形成の原理. (2020)
  • 著者名/発表者名: 小沼健.
  • 学会等名: 2020年度動物学会北陸支部会
  • 招待講演
• [学会発表] A chordate species lacking Nodal utilizes calcium oscillation and Bmp4 for left-right patterning. (2019)
  • 著者名/発表者名: Onuma TA, Hayashi M, Gyojya F, Kishi K, Wang K, Nishida H.
  • 学会等名: The 10th International Tunicate Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Neurula rotation and left-right asymmetry in ascidian embryos: Ciliary movements and the vitelline membrane signal. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamada S, Tanaka Y, Imai KS, Saigou M, Onuma TA, Connop SL, Hashii M, Sawada H, Nishida N.
  • 学会等名: The 10th International Tunicate Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Protein phosphatase 2A is essential to maintain meiotic arrest, and to prevent Ca2+ burst at spawning and eventual parthenogenesis in the larvacean Oikopleura dioica. (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuo M, Onuma TA, Nishida H.
  • 学会等名: The 10th International Tunicate Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 「特殊な現象の壁を越える~「最も単純な体の脊索動物」から見出した新しい遺伝子阻害現象 (DNAi)と左右非対称形成. (2019)
  • 著者名/発表者名: 小沼健.
  • 学会等名: 2019比較内分泌学会 学術企画委員会企画シンポジウム「壁を越える」
  • 招待講演
• [学会発表] 複雑で規則性のないパターンを個体差なく作り出すしくみ: オタマボヤの幼生発生における表皮細胞のパターン形成. (2019)
  • 著者名/発表者名: 岸香苗, 林桃子, 小沼健,西田宏記.
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大会, ホヤ談話会
  • 招待講演
• [学会発表] Nodal遺伝子を持たない脊索動物オタマボヤにおける左右非対称形成. (2019)
  • 著者名/発表者名: 小沼 健,林 桃子, 行者 蕗, 岸 香苗, Kai Wang, 西田 宏記.
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大会
• [学会発表] オタマボヤにおける甲状腺/内柱関連遺伝子群の発現とその発現制御. (2019)
  • 著者名/発表者名: 小沼 健,中西 梨奈, Kai Wang, 中山 理, 笹倉 靖徳, 小笠原 道生.
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大会
• [学会発表] カタユウレイボヤ幼若体における甲状腺転写因子Nkx2-1およびFoxEのノックアウト. (2019)
  • 著者名/発表者名: 山村 一平, 黄 涛若,中西 梨奈, 小沼 健,笹倉 靖徳, 小笠原 道生.
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大会
• [学会発表] 遺伝子破壊に基づいた脊索動物ホヤにおける甲状腺ホルモンの機能解明. (2019)
  • 著者名/発表者名: 黄 涛若,山村 一平, 小沼 健,吉村 崇, 飯郷 雅之, 小笠原 道生, 笹倉 靖徳.
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大会
• [学会発表] オタマボヤ綱ミトコンドリアゲノムの進化. (2019)
  • 著者名/発表者名: 笠原 享祐,足立 千尋, 望月 遊, 大塚 玄航,西野 敦雄,小沼 健,西田 宏記, 横堀 伸一.
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大会
• [学会発表] RNA-seqから見えてきたサケの産卵回遊の神経内分泌機構. (2019)
  • 著者名/発表者名: 浦野 明央,北橋 隆史, 安東 宏徳,小沼 健,福若 雅章, 伴 真俊, 兵藤 晋.
  • 学会等名: 第13回サケ学研究会
• [学会発表] オタマボヤから見出した新しい左右非対称形成の原理. (2019)
  • 著者名/発表者名: 小沼健.
  • 学会等名: 第5回ユニーク会「不思議の向こう側を分子生物学で覗く」
• [備考] 1世紀前からの謎を解明！動物の左右をつくる新しい原理を発見
  • URL: https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2020/20200220_1
• [備考] A tadpole with a twist
  • URL: https://resou.osaka-u.ac.jp/en/research/2020/20200220_1
• [備考] 胎生魚がお腹の子供に与える栄養素を解明
  • URL: https://www.sci.osaka-u.ac.jp/ja/topics/7930/