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胚の前後軸を真っすぐにするクチクラによる物理的拘束に関する研究

公募研究

研究領域素材によって変わる、『体』の建築工法
研究課題/領域番号 21H05782
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
研究機関大阪大学

研究代表者

松野 健治  大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (60318227)

研究期間 (年度) 2021-09-10 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2022年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード形態形成 / クチクラ / 胚の直線性 / 前後軸 / 左右非対称性 / I型ミオシン / 物理的拘束
研究開始時の研究の概要

ショウジョウバエnumb遺伝子の機能が完全に喪失した胚は、前後軸に沿ってねじれる。野生型胚のクチクラは平たんだが、numb遺伝子の機能が完全に喪失した胚のクチクラは水疱状になることから、このクチクラは胚を拘束する力を失っており、表皮組織の形態形成の揺らぎが抑制されることなく蓄積して、前後軸のねじれが誘発されると予測した。
そこで、本研究では、非細胞素材であるクチクラによる表皮組織形態の「拘束」によって、胚の前後軸が真っすぐに形成されるとする仮説を検証する。この目的を達成するために、(i)クチクラの異常が胚前後軸のねじれの原因かどうか、(ii)クチクラが胚のねじれを制約できるかどうかを検証する。

研究実績の概要

多くの動物のからだは、前後軸に沿って真っすぐである。このような高度の直線状構造が形成、維持される機構についてはよく理解されていない。研究代表者は、ショウジョウバエにおいて、初期発生で機能する母性遺伝子の遺伝的スクリーニングを実施し、母性効果を除いたホモ接合体胚が(以下、mobius strip(mobi)完全欠失胚とする)、前後軸を回転軸として「雑巾をしぼったように」ねじれる突然変異を同定した。この胚の神経系の形態がビウスの帯の様に見えることから、同定した突然変異を mobius strip と命名した。mobi 完全欠失胚表皮のクチクラ層が形成異常を示すことから、クチクラが胚表皮組織のねじれを物理的に制約しているという仮説を立てた。そこで、本研究では、この仮説を実施することを目的として実験を実施し、次の成果を得た。
クチクラを可視化できるCalcofluor White 染色を用いて、mobi 完全欠失胚と野生型胚のクチクラを比較した。その結果、mobi 完全欠失胚が水疱状のクチクラに覆われていることがわかった。mobi 完全欠失胚のねじれが顕著になるのは、正常胚でクチクラが形成され始める発生ステージとほぼ一致していた。
mobi 突然変異の責任遺伝子(mobi 遺伝子)の同定を試みた。mobi 遺伝子の母性効果を欠いた雌と、第二染色体左腕の欠失突然変異を有する雄を交配し、得られた次世代の胚が水疱状クチクラ表現型を示すかどうかを指標にして、mobi 遺伝子座の染色体上の位置の絞り込みを試みた。しかし、結果的に、水疱状クチクラ表現型を誘発する染色体欠失突然変異系統を見出すことはできなかった。この方法では、研究期間内に、mobi 遺伝子座が含まれる領域を欠失した染色体欠失突然変異を同定することは困難であると判断した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] The University of Manchester(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Identification of protein domains that bear information dictating the left-right asymmetry of Drosophila embryonic gut in type I myosin proteins2023

    • 著者名/発表者名
      Asuka Yamaguchi, Takeshi Sasamura, Kohei Yoshimura, Takeshi Haraguchi, Kohji Ito, Kenji Matsuno
    • 学会等名
      日本発生生物学会第57回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Causal association between myosin-induced chiral rotation of F-actin in vitro and left- right asymmetric organogenesis in vivo2023

    • 著者名/発表者名
      Yui Akano, Asuka Yamaguchi, Ginjiro Endo, Kohei Yoshimura, Takeshi Haraguchi, Mikiko Inaki, Kohji Ito, Kenji Matsuno
    • 学会等名
      日本発生生物学会第57回大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ショウジョウバエI型ミオシンにおいて細胞から器官までの左右非対称性を決定するタンパク質モ チーフの同定2023

    • 著者名/発表者名
      山口 明日香, 笹村 剛士, 吉村 考平, 前田 知那美, 伊藤 光二, 松野 健治
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 細胞外基質がショウジョウバエ後腸の左右非対称な形態形成を制御する2023

    • 著者名/発表者名
      稲木 美紀子、須志田 隆道、秋山 正和、井上 康博、 松野 健治
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A novel role of numb prevents embryo from antineurogenic through the inhibition of Notch signaling downstream genes2022

    • 著者名/発表者名
      Elzava Yuslimatin Mujizah, Satoshi Kuwana, Takuma Gushiken, Kenjiroo Matsumoto, Tomoko Yamakawa, Martin Baron, Kenji Matsuno
    • 学会等名
      第74回日本細胞生物学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-10-22   更新日: 2024-12-25  

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