脊椎動物頭部形態形成の遺伝発生学的解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08102009
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 相沢 慎一 熊本大学, 発生医学研究センター, 教授 (60073011)
• 研究分担者: 山本 朗仁 熊本大学, 発生医学研究センター, 講師 (50244083) ; 松尾 勲 熊本大学, 発生医学研究センター, 助教授 (10264285)
• キーワード: 前後軸形成 / 頭部誘導 / 原始内胚葉 / エピブラスト / 中脳形成 / 皮質形成 / Otx / Emx

研究概要

(1)マウス胚では前後軸は最初遠近軸と一致して形成され、嚢胚形成に先立ち遠位原始内胚葉(DVE)細胞が将来の吻側に移動し、吻側原始内胚葉(AVE)を形成することによって遠近軸に直交するよう軸回転する。昨年度までにOtx2はDVEの移動に働くこと、またAVEは原条からの後方化シグナルを抑制することによって、吻側外胚葉形成に働き、Otx2はこの後方シグナルの抑制にも必須の働きをすることを明らかにした。本年は、CriptoとOtx2のダブルミュータントを解析することなどにより、最初の遠近軸方向での前後軸の形成がどの様になされるかを検討し、以下の結果を得た。
原始内胚葉は胚体部分と胚体外部分で異なる性格を持つが、着床直後の原始内胚葉はすべて胚体外原始内胚葉の性質を持つ。エピブラストでOtx2とCriptoは相補的に働き、原始内胚葉に胚体部分/DVEを誘導する。DVEは近接するエピブラストに働き、後方マーカーを抑制、後方マーカーは近位部エピブラストのみで発現することになり、遠近軸方向での前後軸が形成される。この過程が阻害されると(ダブルミュータント)前後軸形成は全く起こらず、原始内胚葉は胚体外原始内胚葉の状態にとどまり、頭も胴尾部も形成されない。この様にして発生する胚は吻側後脳部(r1/2)のみの性格をもち、我々はこの領域を哺乳動物のボディプランにおける基底状態と主張している。
(2)Emx2とOtx2は3-4体節期にlaterocaudal forebrain primordiaで協働して働き、この領域の形成に必須であることを明らかにした。この領域は将来の原皮質、dorsal thalmus,ventral thalamusとpretectum吻側部に相当すると考えられ、ダブルミュータントではこれらの領域が欠損する。他方前脳・中脳領域中、交連領域のpretectumのみは、その発生のためにEmx2発現を抑制する必要のあることも明らかとなった。
(3)皮質形成においてEmx1とEmx2はCajal-Retzius細胞とsubplate neuronsの形成に必須の働きをし、ダブルミュータントではこれらが欠損、皮質層構造形成の特徴であるinside-outの細胞移動が起こらないことを明らかにした。
(4)前年度までに同定した各胚葉吻側部で活性を持つ各Otx2エンハンサーを更に詳細に解析し、これらを欠損する変異体の作成を進め、また各変異体を用いて同定された候補下流遺伝子についての解析をすすめた。

研究成果

• [文献書誌] Suda,Y. et al.: "Emx2 cooperates with Otx2 for development of diencephalon."Development. (in press).
• [文献書誌] Kimura,C. et al.: "Complementary functions of Otx2 and Cripto in initial patterning of mouse epiblast"Developmental Biology. (in press).
• [文献書誌] Furushima,K. et.al: "A new murine zinc finger gene."Mechanisms of Development. (in press).
• [文献書誌] Kimura.C. et.al: "Visceral endoderm mediates forebrain development by suppressing posteriorizing signals."Developmental Biology. 225. 304-321 (2000)
• [文献書誌] Nakano,T. et.al: "OTX2 Directly Interacts with LIM1 and HNF-3."Biochemical and Biophysical Research Communications. 267. 64-70 (2000)
• [文献書誌] Kuwata.N. et.al: "Cutting edge : absence of expression of RAG1 in peritoneal B-1 cells detected by knocking into RAG1 locus with green fluorescent protein gene."Journal of Immunology.. 163. 6355-6359 (2000)
• [文献書誌] Honda,h. et al.: "Acquired loss of p53 induces blastic transformation in p210 bcr/abl-expressing hematopoietic cells : a transgenic study for blast crisis of human CML."BLOOD. 95. 1144-1150 (2000)
• [文献書誌] Senju,S. et al.: "Immunocytochemical Analyses and Targeted Gene Disruption of GTPBP1."Molecular & Cellular Biology. 20. 6195-6200 (2000)
• [文献書誌] Inamura,N. et.al: "Role of p53 in DNA Strand Break-Induced Apoptosis In Organotypic Slice Culture From the Mouse Cerebellum."Journal of Neuroscience Research. 60. 450-457 (2000)
• [文献書誌] Ueki,K. et.al: "Restored insulin-sensitivity in IRS-1-deficient mice treated by adenovirus-mediated gene therapy."The Journal of Clinical Investigation. 105. 1437-1445 (2000)
• [文献書誌] Kubota,N. et.al: "Disruption of Insulin Receptor Substrate 2 Causes Type 2 Diabetes Because of Liver Insulin Resistance and Lack of Compensatory b-Cell Hyperplasia."DIABETES. 49. 1880-1889 (2000)