| 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 |
20H04867
|
|---|
| 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 |
|---|
| 審査区分 |
生物系
|
|---|
| 研究機関 | 名古屋大学 |
|---|
研究代表者 |
鈴木 孝幸 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (40451629)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2021年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2020年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
|
|---|
| キーワード | 揺らぎ / 遺伝子発現 / エンハンサー / 骨格 / パターン / 進化 / ゆらぎ / 仙椎 / Hox / 発生 / 骨格パターン / 進化発生 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、四肢動物間で不可変である仙椎-後肢ユニットを維持するためのGDF11による5’Hox遺伝子群の入れ子状の発現誘導機構と、誘導された5’Hox遺伝子群の発現が個体間でゆらぎ、仙椎-後肢ユニットの位置自体が個体間でゆらぐ分子機構の両方を明らかにする事を目指す。これにより椎式のアルシャラクシス的な進化を誘導しえた発生メカニズムの実体も明らかにしたい。
|
| 研究実績の概要 |
我々の研究成果よりより、仙椎の位置決定に関与するHox11遺伝子群の発現には、TGF-βスーパーファミリーの分泌因子GDF11が必要であることが明らかとなった。そこで本研究では、 培養細胞系を用いてGDF11の濃度と時間のどの働きがHox11遺伝子群の発現に重要であるのかを調べた。マウスのES細胞を脊椎骨の前駆組織である前体節中胚葉の細胞に分化誘導し、その細胞に様々な濃度のGDF11タンパク質、及びに作用時間を変化させてHoxa11, Hoxc11, Hoxd11の発現量をRT-qPCRを用いて調べた。その結果、Hox11遺伝子群の発現は濃度と時間依存的に発現が上昇することが分かった。これらのことから、生体内においても前体節中胚葉の後端に発現するGDF11タンパク質の濃度と作用時間に依存してHox11遺伝子群の発現が誘導されている可能性が示唆された。
GDF11の作用する濃度と時間が変化することにより体の前後軸に沿った仙椎の位置がゆらぐかどうかを直接調べるために、Gdf11のエンハンサー候補領域の１つと、エンハンサー候補領域の3つを同時に欠損させた標的遺伝子破壊マウスを作成した。その結果、1つのエンハンサー候補領域を欠損させた胚より、3つ同時に欠損させた胚の方が仙椎の位置がより体の後方にシフトすることが分かった。この結果より、GDF11の作用を減弱させるとその濃度と時間に依存して実際に仙椎の位置が変化することが分かった。これらの結果より個体間においてGDF11の作用する濃度と時間が少し異なることが結果として個体間の仙椎の位置の違いを生み出している可能性が強く示唆された。これが仙椎の位置が個体間で揺らぐメカニズムの実体であることが強く示唆された。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
|
