鳥類の共有派生形質を規定するゲノム配列とその機能の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14J07050
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 関 亮平 国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• キーワード: 形態形成 / Evo-Devo / 鳥類 / 羽毛

研究実績の概要

過去２年間の研究から、Sim1という遺伝子が風切羽の形成領域において鳥類に特異的な発現を示すことが明らかとなっていたため、当該年度は、Sim1と風切羽の関係性の詳細な調査を中心に研究を展開した。
本来ニワトリの後肢はうろこで覆われているが、この領域に羽毛をもつ品種が存在する。そこで、この品種を用いて風切羽とSim1の発現の有無を調査した。まず成鳥の後肢を観察すると、その一部に風切羽が生えていることが判明し、さらに胚発生期においてその領域にSim1の発現が見られた。これらの結果は、Sim1の発現が風切羽形成に関与することを示唆するものである。なお、これらの解析は、ナショナルバイオリソースプロジェクト（ニワトリ・ウズラ）の支援を受けて遂行された。
また、Sim1が風切羽へと神経軸索を誘因する機能をもつ可能性に着目し、これを検証した。野生系統のニワトリ胚の前肢および上記の脚羽品種胚の後肢における神経配向の状態を可視化したところ、Sim1の発現箇所に向かって軸索が伸長している様子が観察された。一方、Sim1が発現しない野生系統胚の後肢ではこのような状態は観察されなかった。また、Sim1発現細胞をニワトリ胚の肢に移植し、神経配向パターンの変化を調べると、移植した細胞群に向かって軸索が伸長している様子が観察された。その頻度は、コントロール実験としてSim1非発現細胞を移植した場合よりも高いことも確かめられた。これらの解析により、Sim1発現細胞に軸索を誘引する働きがある可能性が示唆された。Sim1の関与をより直接的に証明するためには、今後Sim1の異所的強制発現実験や機能抑制実験をおこない、神経配向パターンに変化が生じるかどうかを検証する必要がある。
以上の研究成果の一部を論文としてまとめ、Nature Communications誌に発表した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] BGI-Shenzhen/Chinese Academy of Sciences(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: BGI-Shenzhen/Chinese Academy of Sciences
• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: University of Copenhagen
• [国際共同研究] NTNU University Museum(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: NTNU University Museum
• [国際共同研究] University of California(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of California
• [雑誌論文] Functional roles of Aves class-specific cis-regulatory elements on macroevolution of bird-specific features (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Seki, Cai Li, Qi Fang, Shinichi Hayashi, Shiro Egawa, Jiang Hu, Luohao Xu, Hailin Pan, Mao Kondo, Tomohiko Sato, Haruka Matsubara, Namiko Kamiyama, Keiichi Kitajima, Daisuke Saito, Yang Liu, M. Thomas P. Gilbert, Qi Zhou, Xing Xu, Toshihiko Shiroishi, Naoki Irie, Koji Tamura, Guojie Zhang
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: -
  • DOI: 10.1038/ncomms14229
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 鳥らしさを生み出すゲノム配列とその機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関亮平
  • 学会等名: 第4回生態進化発生コロキウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-12-28 – 2016-12-28
  • 招待講演
• [学会発表] Acquisition of novel cis-regulatory elements behind the evolutionary innovations of birds (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Seki, Cai Li, Shinichi Hayashi, Mao Kondo, Tomohiko Sato, Haruka Matsubara, Shiro Egawa, Keiichi Kitajima, Daisuke Saito, Naoki Irie, Guojie Zhang, Koji Tamura, Toshihiko Shiroishi
  • 学会等名: 第22回国際動物学会 第87回日本動物学会 合同大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-11-17 – 2016-11-18
  • 国際学会
• [学会発表] 鳥類の形態的特徴を生み出すゲノム基盤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関亮平、Cai Li、松原遼、近藤眞央、佐藤智彦、江川史朗、齋藤大介、林真一、入江直樹、Guojie Zhang、田村宏治、城石俊彦
  • 学会等名: 日本遺伝学会第88回大会
  • 発表場所: 日本大学国際関係学部
  • 年月日: 2016-09-07 – 2016-09-07
• [学会発表] 鳥を特徴づける形態のゲノム基盤：鳥類特異的に保存されたゲノム配列の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関亮平、Cai Li、松原遼、近藤眞央、佐藤智彦、江川史朗、齋藤大介、林真一、入江直樹、Guojie Zhang、田村宏治、城石俊彦
  • 学会等名: 第6回Tokyo Vertebrate Morphology Meeting
  • 発表場所: 東京慈恵会医科大学
  • 年月日: 2016-08-06 – 2016-08-06
• [備考] Rresearchmap
  • URL: http://researchmap.jp/SEKI-R_CV