生物多様性の発生学的メカニズム:脊索動物の起源と進化に関する分子発生生物学的研究

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07102012
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐藤 矩行 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30025481)
• キーワード: 生物多様性 / 発生学的メカニズム / 脊索動物 / 脊索 / T遺伝子 / HNF-3β遺伝子 / 鰓裂 / 内柱

研究概要

1.脊索は脊索動物を特徴づける最も重要な形質の一つである。本研究の目的は、脊索形成に関わる遺伝子が動物の進化においてどのようにオ-ガナイズされてきたのかを解析することによって、脊索動物の起源と進化を分子発生生物学的に解明することである。脊索形成に関わる遺伝子として、昨年度のT遺伝子に続いて、本年度は主としてHNF-3β遺伝子の発現パターンを、脊索をもたない新口動物である棘皮動物のウニ、脊索をもつ新口動物である脊索動物尾索類のホヤ、脊索動物頭索類のナメクジウオで研究し、次のようなことがわかった。
(1)HNF-3β遺伝子はウニでも保存されている。その発現は一過程で、原腸胚期の原腸で発現する。
(2)ホヤのHNF-3β遺伝子は16細胞期という早期から発現し、内胚葉、脊索、神経索で発現する。ホヤの神経索は天井部・側部・床部の4つの細胞からなるが、HNF-3β遺伝子は床部の細胞でのみ発現し、脊椎動物のフロアプレートを想像させる。現在、この遺伝子の機能を解析中である。
(3)ナメクジウオではHNF-3β遺伝子は尾芽胚期の内胚葉の細胞と脊索で同時に発現する。
以上の結果は、HNF-3β遺伝子もほぼ全ての動物で保存されており、初期発生において内胚葉と脊索関連の中胚葉組織で発現し、その細胞分化に重要な役割を担っていることを示唆する。
2.脊索動物を特徴づけるもう二つの形質、鰓裂と内柱で発現する遺伝子のcDNAクローンの単離を行い、それぞれの組織で特異的に発現する二つの遺伝子のcDNAクローンを得た。さらに、Pax1/9関連遺伝子が鰓裂で発現する可能性があり、現在その検討を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Wada,H.: "Origin of patterning in neural tubes." Nature. 384. 123- (1996)
• [文献書誌] Yasuo,H.: "The ascidian genome contains another T-domain gene that is expressed in differentiating muscle and the tip of the tail of the embryo" Develop.Biol.180. 773-779 (1996)
• [文献書誌] Kusakae,T.: "Mechanism of an evolutionary change in muscle cell differentiation in ascidians with different modes of development" Develop.Biol.174. 379-392 (1996)
• [文献書誌] Tanaka,K.J.: "Expression of pharyngeal gill-specific genes in the ascidian Halocynthia roretzi" Develop.Genes Evol.206. 218-226 (1996)
• [文献書誌] Ogasawara,M.: "Expression of endostyle-specific genes in the ascidian Halocynthia roretzi" Develop.Genes Evol.206. 227-235 (1996)
• [文献書誌] Harada,Y.: "Sptial expression of a forkhead homologue in the sea urchin embryo" Mech.Develop.60. 163-173 (1996)