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脊椎動物の陸上進出による新奇形質の誕生―環境変化により揺らぐ形態形成経路に迫る―

公募研究

研究領域進化の制約と方向性 ~微生物から多細胞生物までを貫く表現型進化原理の解明~
研究課題/領域番号 18H04818
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
研究機関東京工業大学

研究代表者

田中 幹子  東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (40376950)

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 *注記
10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2019年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワード指間細胞死 / 進化発生 / 進化
研究実績の概要

脊椎動物は陸上への進出に伴い、高濃度の酸素環境に曝されることとなった。本研究では、上陸に伴う酸化ストレスによって、新奇形質を生み出した形態形成プロセスの揺らぎの解明を目指した。ニワトリやマウスのような羊膜類の胚の四肢の形成過程では、指間領域の細胞が細胞死によって取り除かれる「指間細胞死」がおこることで、指が分離する。一方、アフリカツメガエルのような両生類の幼生の肢芽では、指間細胞死のシステムが確立しておらず、それぞれの指が伸長することによって分離する。これらのことから、指間細胞死は脊椎動物が進化の過程で新しく獲得した形質であると考えられている。本研究では、環境酸素濃度に依存して大きくゆらぎ、指間の細胞に特異的に ROS を大量に産生させることで、指間に細胞死を獲得させた経路を解明するために、ROS の産生と、(1) グルコース代謝経路、および (2) 血管形成の関係を明らかにすることを目的として、研究を行った。
まず、(1) グルコース代謝経路については、ニワトリ胚を用いて、① 指間領域のメタボローム解析、② 肢芽におけるグルコース代謝関連遺伝子の発現解析、及び ③ グルコース代謝経路が指間細胞死に与える影響の検証を遂行した結果、肢芽の発生過程では、細胞増殖期から指間細胞死期を通して、酸化的リン酸化によるグルコース代謝が行われていることが明らかとなった。次に、(2)血管網が ROS の産生と関連する可能性を検証した。その結果、ニワトリ胚であっても、アフリカツメガエル幼生であっても、指間において Bmp が発現し、且つ、指間の血管網がリモデリングを行っている時期に、大気中の酸素濃度が十分高いときに限り、指間細胞死が起こっていることを明らかにした (Cordeiro et all., Dev Cell 2019)。

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。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ハーバード大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] 水面の壁を超える-大気中の酸素が形をつくるしくみ2020

    • 著者名/発表者名
      田中幹子
    • 雑誌名

      比較内分泌学

      巻: 46 ページ: 89-91

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Environmental oxygen levels promoted the appearance of interdigital cell death during tetrapod evolution2019

    • 著者名/発表者名
      Rosenburg Cordeiro, I, KabashimaK, Ochi H, Munakata K, Nishimori X, Laslo M, Hanken J,
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: 50 号: 2 ページ: 155-166

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2019.05.025

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Preface Ecology, Evolution and Development.2019

    • 著者名/発表者名
      Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Development Growth & Differentiation

      巻: 61 号: 1 ページ: 3-4

    • DOI

      10.1111/dgd.12586

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Involvement of HGF signaling in appendicular muscle development of cartilaginous fishes.2019

    • 著者名/発表者名
      Eri Okamoto, Yuta Moriyama, Kei-ichi Kai, Shigehiro Kuraku, and Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Development Growth & Differentiation

      巻: 61 号: 1 ページ: 97-103

    • DOI

      10.1111/dgd.12591

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolution of the avian digital pattern2019

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kawahata#, Ingrid Rosenburg Cordeiro#, Shogo Ueda, Guojun Sheng, Yuuta Moriyama, Reiko Yu, Makoto Koizumi, Masataka Okabe, and Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 8560-8560

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Localization of β-catenin and islet in the pelvic fin field in zebrafish2019

    • 著者名/発表者名
      Yuuta Moriyama, Hilda Mardiana Pratiwi, Shogo Ueda, Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Zoological Science

      巻: 36 号: 5 ページ: 365-371

    • DOI

      10.2108/zs180185

    • NAID

      210000164552

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cux2 refines the forelimb field by controlling expression of Raldh2 and Hox genes.2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Ueda, Ingrid Rosenburg Cordeiro, Yuuta Moriyama, Chika Nishiomri, Kei-ichi Kai, Reiko Yu, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige, and Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 8

    • DOI

      10.1242/bio.040584

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Environmental oxygen levels and interdigital cell death in tetrapods.2019

    • 著者名/発表者名
      Ingrid R Cordeiro, Kaori Kabashima, Haruki Ochi, Keijiro Munakata, Chika Nishimori, Mara Laslo, James Hanken and Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Developmental Cell

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Localization of β-catenin and Islet in the pelvic fin field in zebrafish.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Moriyama, Hilda Mardiana Pratiwi, Shogo Ueda, Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Zoological Science

      巻: in press

    • NAID

      210000164552

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modification of pectoral fins occurred during the larval-juvenile transition in the mudskipper (Periophthalmus modestus).2018

    • 著者名/発表者名
      Eri Okamoto, Mai Van Hieu, Atsushi Ishimatsu, and Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Zoological Letters

      巻: 4 号: 1 ページ: 23-23

    • DOI

      10.1186/s40851-018-0105-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Alternation in anterior-posterior patterning during the fin-to-limb transition.2018

    • 著者名/発表者名
      Mikiko Tanaka
    • 雑誌名

      Genesis

      巻: 56 号: 1

    • DOI

      10.1002/dvg.23053

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 外的要因による四肢の発生プログラムの可塑的変化2020

    • 著者名/発表者名
      田中幹子
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 大気中の酸素がもたらす細胞死機構の解明2020

    • 著者名/発表者名
      小野沙桃実、Ingrid Rosenburg Cordeiro、岸田治、田中幹子
    • 学会等名
      日本動物学会関東支部第72回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水面の壁を超える-大気中の酸素が形をつくるしくみ2019

    • 著者名/発表者名
      田中幹子
    • 学会等名
      第44回日本比較内分泌学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Environmental oxygen levels and interdigital cell death in tetarpods2019

    • 著者名/発表者名
      Ingrid Rosenburg Cordeiro, Kaori Kabashima, Haruki Ochi, Kenjiro Munakata, Chika Nishimori, Mara Laslo, James Hanken , Mikiko Tanaka
    • 学会等名
      EMBO Workshop Limb Development and Regeneration: New Tools for a Classic Model System
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Morphological novelty in the vertebrate limb created by the water-to-land transition2018

    • 著者名/発表者名
      Mikiko Tanaka
    • 学会等名
      The 41st Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Morphological novelty in the vertebrate limb created by the water-to-land transition2018

    • 著者名/発表者名
      Ingrid Rosenburg Cordeiro, Kaori Kabashima, Haruki Ochi, Kenjiro Munakata, Chika Nishimori, Mara Laslo, James Hanken , Mikiko Tanaka
    • 学会等名
      7th Meeting of the European Society for Evolutionary Developmental Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Morphological novelty in the vertebrate limb created by the water-to-land transition2018

    • 著者名/発表者名
      Ingrid Rosenburg Cordeiro, Kaori Kabashima, Haruki Ochi, Kenjiro Munakata, Chika Nishimori, Mara Laslo, James Hanken , Mikiko Tanaka
    • 学会等名
      The 1st AsiaEvo Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 環境ストレスがもたらした新奇形質の獲得機構2018

    • 著者名/発表者名
      田中幹子
    • 学会等名
      遺伝研研究会「マクロ生態学と遺伝学の融合」
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真骨魚類の腹鰭の位置を多様にした分子基盤へのアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      岩崎寿樹、渡邉昂也、湯玲子、中谷友紀、藤村衡至、田中幹子
    • 学会等名
      日本動物学会第89回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ニワトリ胚肢芽におけるROSを介した細胞死経路の解析2018

    • 著者名/発表者名
      畑野大樹、Ingrid Rosenburg Cordeiro、椛嶋佳央梨、西森千華、田中幹子
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Morphological novelty in the vertebrate limb created by the water-to-land transition2018

    • 著者名/発表者名
      Ingrid Rosenburg Cordeiro, Kaori Kabashima, Haruki Ochi, Kenjiro Munakata, Chika Nishimori, Mara Laslo, James Hanken , Mikiko Tanaka
    • 学会等名
      Joint Annual Meeting of 51st JSDB and 70th JSCB co-sponsored by Asia-Pacific Developmental Biology Network
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 鰭形成に関る遺伝子、第9章 遺伝、「魚類学の百科事典」2018

    • 著者名/発表者名
      田中幹子、日本魚類学会編
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621303177
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 肢芽の発生―手足のかたちのできかた、第6章 動物の発生、「動物学の百科事典」2018

    • 著者名/発表者名
      田中幹子(第6章 高宗和史、田中幹子 編)日本動物学会編
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621303092
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 東京工業大学 生命理工学院 田中幹子研究室

    • URL

      http://www.evodevo.bio.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 田中幹子研究室

    • URL

      http://www.evodevo.bio.titech.ac.jp

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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