初期発生における転写調節カスケードの解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07458195
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 嶋田 拓 広島大学, 理学部, 教授 (70011559)
• 研究分担者: 中坪 敬子 広島大学, 理学部, 助手 (40192760) ; 赤坂 甲治 広島大学, 理学部, 助教授 (60150968)
• キーワード: ウニ / 発生 / アリールスルファターゼ / 遺伝子発現 / 転写因子 / Otx / ミトコンドリア / リボソームRNA

研究概要

(a)Ars遺伝子プロモーター領域の解析。
Ars遺伝子の発生時期特異的転写には、TATAA配列上流27pbにあるCCTTGCATCA配列、および-174bp〜186にかけての22bp配列が重要であること、22bpエレメントにはArs遺伝子の発現する孵化期に核蛋白質が結合することを示した。CCTTGCATCA配列を変異させると、20bpエレメントの転写活性化能が消失するので、22bp配列結合因子はCCTTGCATCA配列結合因子を介して働くと思われる。
(b)転写調節因子HpOtxの解析。
Ars遺伝子の第1イントロンにあるエンハンサー配列GGATTAに結合する転写調節因子、HpOtx_EとHpOtx_LのcDNAをクローン化した。これら2種のOtx mRNAは同じ遺伝子からalternative splicingによって作られる。HpOtx_E mRNAは母系情報で、孵化期以前のArs遺伝子転写を抑制し、HpOtx_Lは孵化期に出現してArs遺伝子の転写を促進する。
HpOtx_EcDNAとHpOtx_LcDNAのantisenseRNAを用いた全載標品インシツハイブリダイゼーションの結果、HpOtx_EmRNAは孵化前には胚の全細胞にあるが、孵化後には胚の植物領域に局在し、原腸期には囲胞胚腔領域にのみ検出され、プリズム期には消失した。これに対して、HpOtx_L mRNAは孵化期以前には全く存在せず、孵化後出現してプリズム期まで間充織細胞を除く胚の全細胞で検出された。Ars遺伝子が全く発現しない原腸細胞にもHpOtx_L mRNAが見出されるのでHpotx_Lは内胚葉特異的な遺伝子の発現調節にも関わっていると考えらる。
(c)小割球特異的poly(A)+mt rRNA。
小割球がpoly(A)をもつミトコンドリア型rRNAに富むことはすでに報告したが、全載標品インシツハイブリダイゼーションで小割球への偏った分布を確認し、電顕レベルのハイブリダイゼーションで、このRNAがミトコンドリアの外にあることを確かめた。
本年度の研究によって、バフンウニ初期胚における遺伝子転写調節カスケードを一歩遡行するとともに、小割球分化におけるpoly(A)+mt rRNAの役割を解明する手がかりを得た。

研究成果

• [文献書誌] Sakamoto et al.: "A triple DNA configuration of the polypyimidine : polypurine stretch in the 5' flanking region of th sea urchin arylsulfatase gene." Zoological Science. 13. 105-109 (1996)
• [文献書誌] Harada et al: "Spatial expression of a forkhead homologue in the sea urchin embryo." Mechanism of Development. 60. 163-173 (1996)
• [文献書誌] Mitsunaga-Nakatsubo et al: "cDNA cloning of Na+, K+-ATPase alpha subunit from embryos of the sea urchin, Hemicentrotus pulcherrimus." Zoological Science. 13. 833-841 (1996)
• [文献書誌] Sakamoto et al: "Two isoforms of orthodenticle-related proteins (HpOtx) bind to the enhancer element of sea urchin arylsulfatase gene." Developmental Biology. 181. 284-295 (1997)
• [文献書誌] Akasaka et al: "Oral-aboral ectoderm differentiation of the sea urchin embryos is disrupted in response to calcium ionophore." Development Growth and Defferentiation. 39 (in press). (1997)
• [文献書誌] Morokuma et al: "A cis-regulatory element within the 5' flanking region of arylsulfatase gene of sea urchin, Hemicentrotus pulcherrimus" Development Growth and Differentiation. 39 (in press). (1997)