体節形成過程ににおける分節化開始機構の解析

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12026244
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 相賀 裕美子 国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター・発生工学研究室, 教授 (50221271)
• 研究分担者: 高橋 雄 国立医薬品食品衛生研究所, 毒性部, 主任研究官 (60321858)
• キーワード: 体節形成 / ノックインマウス / ゼブラフィッシュホモログ / 体節の前後極性 / 脊椎骨形成 / 転写因子Mesp2

研究概要

脊椎動物の基本構造を形成する脊椎骨、それを支持する筋肉、皮膚はすべて体節から由来する。体節は原腸陥入直後の側体軸中胚葉が分節化を伴って形成する基本単位でありその分節化のメカニズムはまだ解明されていない。転写因子Mesp2は分節直前の中胚葉に特異的に発現し、そのノックアウトマウスにおいては分節化がおこらなくなり、その分子メカニズムに深く関与する重要な遺伝子だと考えられる。この研究計画は、Mesp2がどのように作用し、脊椎動物の基本構造である体節形成をもたらす分節化をどのような機構で開始させるのかを発生工学的手法を用いて解明していこうとするものである。今年度はゼブラフィッシュのMesp2ホモログと考えられるmespb遺伝子をMesp2遺伝子座にノックインしたマウスを作製しその解析を行った。その結果、mespb遺伝子ノックインマウスは正常な体節形成をしめし、生存し生殖も可能であり、Mesp2の欠損はほぼ完全にレスキューされた。ただ、尾部に必ず変形を伴い、kink tailの表現形をしめすことがわかった。しかし、組織切片、いくつかの分子マーカーで解析した結果は体節の形成は正常におこり、その体節内の前後極性もほぼ正常であると思われた。またこのマウスの作製過程で形成された、hypomorphicなマウスは異常な表現型を呈した。特にその脊椎骨の癒合はひどく、Mesp2の欠損がほとんどレスキューされていないと考えられた。ところが驚いたことに、体節の分節は正常におこり、体節形成は一見して正常に進行しているように見られた。さらに分子マーカーを用いて解析したところ、前後極性を反映したパターンを示すuncx4.1の発現には著しい乱れがみられたが、体節の分節そのものに関与すると考えられるlunatic fringeの発現は比較的正常であった。その結果、Mesp関連遺伝子は体節の上皮性分節とその後の硬節にみられる再分節に異なった機構で関与している可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Sawada,A: "Zebrafish Mesp family genes, mesp-a and mesp-b are segmentally expressed in the presomitic mesoderm, and Mesp-b confers the anterior identity to the developing somites"Development. 127. 1691-1702 (2000)
• [文献書誌] Kitajima,S: "MesP1 and MesP2 are essential for the development of cardiac mesoderm"Development. 127. 3215-3226 (2000)
• [文献書誌] Takahashi,Y: "Mesp2 initiates somite segmentation through the Notch signalling pathway"Nature Genetic. 25. 390-396 (2000)
• [文献書誌] Sawada,A: "Zebrafish somitogenesis-roles of mesp-and hairy-related genes."蛋白・核酸・酵素. 45. 2738-2744 (2000)
• [文献書誌] Koizumi,K: "The role of Presenilin 1 during somite segmentation."Development. (in press).
• [文献書誌] 高橋雄: "マウス体節形成とNotchシグナル"細胞工学. 19. 1434-1437 (2000)