左右非対称を司るnodal遺伝子の初期エンハンサーの同定

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12680716
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 西條 幸男 大阪大学, 細胞生体工学センター, 助手 (20260333)
• キーワード: nodal / transcriptional regulation / left-right asymmetry / transgenic mouse / knockout mouse

研究概要

本研究では哺乳動物の左右非対称性決定おいて、nodalの左側での発現が最初にどのようにして誘導されてくるのかに注目し、nodal遺伝子のASEとは異なったもう一つのエンハンサーの解析を進めた。まず、nodal遺伝子の新たな左側特異的なエンハンサーの同定を試みた。nodal遺伝子のゲノム領域をトランスジェニックマウスの手法を用いて解析したところ、上流約5kbに位置する約300bの領域に左側板中胚葉特異的なエンハンサー(LSE : left side specific enhance)を同定することに成功した。詳細な欠失解析から、LSEは3つのそれぞれ独立した領域が活性を示すのに必要であることが判明した。FoxH1結合配列を持たず、ASEとは異なり非常に複雑な制御を受けていることが予想された。
LSEの役割を証明するため、LSEエンハンサー領域を除いた、欠失型ノックアウトマウスを作製することによって、機能を調べてみた。ES細胞を用いて、LSE領域を含む約500bをloxP配列で挟んだPGK-neo遺伝子と置換し、さらにCre遺伝子を発現させることによってPGK-neo遺伝子を除いた。このES細胞を胚盤胞に導入し、ノックアウトマウスを樹立した。LSEを欠損したホモマウスは生まれてきて、成長するが、正常なマウスに比べると、成長が遅い。また、生後すぐのマウスの心臓の形態を調べると、心房中隔欠損が見られるものがあり、左右軸形成に異常を来していることが予想された。しかし、他の臓器の左右非対称性は正常であり、大きな影響は見られなかった。そこで、詳細に左側側板中胚葉での遺伝子発現を調べたところ、nodalは一見正常に発現しているが、その発現時期が正常胚に比べて遅れて出てくることを観察した。

研究成果

• [文献書誌] Hamada H.et al.: "Establishment of vertebrate left-right asymmetry"Nat Rev Genet.. 3(2). 103-113 (2002)
• [文献書誌] Meno C., et al.: "Diffusion of nodal signaling activity in the absence of the feedback Inhibitor Lefty 2"Dev Cell.. 1(1). 127-138 (2001)
• [文献書誌] Hamada H., et al.: "Role of asymmetric signals in left-right patterning in the mouse"Am J Med Genet.. 101(4). 324-327 (2001)
• [文献書誌] Yamamoto M.et al.: "The transcription factor foxH1(FAST) mediates Nodal signaling during anterior-posterior patterning and node formation in the mouse"Genes Dev.. 15(10). 1242-1256 (2001)
• [文献書誌] Osada, S. et al.: "Activin/Nodal responsiveness and asymmetric expression of a Xenopus nodal-related gene converge on a FAST-regulated module in intoron1"Development. 1217. 2503-2514 (2000)
• [文献書誌] Y.Saijoh et al.: "Left-right asymmetric expression of lefty2 and nodal is induced by a Signaling pathway that includes the transcription factor FAST2"Molecular Cell. 5. 35-47 (2000)