脊椎動物体軸形成に関連した神経誘導・神経領域化の分子機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13138204
• 研究機関: 特殊法人理化学研究所
• 研究代表者: 日比 正彦 理化学研究所, 体軸形成研究チーム, チームリーダー (40273627)
• 研究分担者: 菊池 裕 名古屋大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (20286438) ; 山本 朗仁 理化学研究所, ボディプラン研究グループ, 研究員 (50244083)
• キーワード: 体軸形成 / 頭部形成 / ゼブラフィッシュ / オーガナイザー / ホメオボックス / 転写抑制因子 / BMP / zinc finger

研究概要

魚類・両生類の発生過程においては、卵黄植物極に存在する背側化決定因子が、微小管束に乗って背側胚盤細胞に移動し、Wnt/β-catenin経路を活性化し、背側特異的遺伝子を誘導することで、背側オーガナイザーの誘導を引き起こす。我々は、これまで、ゼブラフィッシュにおいて、Wnt経路により誘導され、オーガナイザー誘導に関与するホメオボックス遺伝子bozozokの解析を行なってきた。本研究においては、Bozozok蛋白が、転写共抑制因子Grouchoと会合し、転写抑制因子として機能することを見出した。さらに、Bozozokによって発現が抑制される新規ホメオボックス遺伝子vedを単離した。vedは、既知のホメオボックス遺伝子vox, ventと相同性を有しており、その蛋白は転写抑制因子としてオーガナイザー遺伝子の発現を抑制していることを見出した。即ち、Bozozokは、Ved, Vox, Ventによるオーガナイザー形成の抑制を、脱抑制することで、オーガナイザー領域の決定に関っていると考えられた。更に、我々の単離した腹側化表現型変異体の一つが、既存の変異体ogonの新遺伝子座であることを見出し、その責任遺伝子の単離を、ポジショナルクローニング法にて行なった。ogon責任遺伝子は、可溶性FrizzledであるSizzledであることを見出した。sizzledはBMPシグナルによって制御され、Sizzled蛋白はオーガナイザー因子Chordin依存性にBMPシグナルを抑制することを見出した。さらに、我々の単離したホメオボックス遺伝子pnxのコードする蛋白が、転写抑制因子として機能し、原始神経細胞の形成に関っていることを明らかにした。また、前脳特異的遺伝子fez及びfez-likeの遺伝子欠損マウスを作成した。

研究成果

• [文献書誌] Shimizu, T., Yamanaka, Y., Nojima, H., Yabe, T., Hibi, M., Hirano, T.: "A novel repressor-type homeobox gene, ved, is involved in dharma/bozozok-mediated dorsal organizer formation in zebrafish"Mechanisms of Development. 118. 125-138 (2002)
• [文献書誌] Levkowitz, G., Zeller, J., Sirotkin, H.I., French, D., Schilbach, S., Hashimoto, H., Hibi, M., Talbot, W.S., Rosenthal, A.: "Zinc finger protein too few controls the development of monoaminergic neurons"Nature Neuroscience. 6. 28-33 (2003)
• [文献書誌] Hibi, M., Hirano, T., Dawid, I.B.: "Organizer formation in "Pattern Formation in Zebrafish" Results and Problems in Cell Differentiation (Edited by L. Solnica-Krezel)"Springer-Verlag. 48-71 (2002)