トランスポゾンを用いた遺伝子トラップに基づく新しい生命科学研究の基盤創成

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02370
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 川上 浩一 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 教授 (70195048)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: ゲノム / 遺伝学 / 遺伝子 / 神経科学 / 発生・分化 / ゼブラフィッシュ / 遺伝子トラップ

研究実績の概要

（１）ゼブラフィッシュにおいて、Tol2を用いた遺伝子トラップコンストラクトをもつプラスミドDNAを、転移酵素mRNAとともに受精卵にインジェクションし、F1胚をスクリーニングすることにより、細胞・組織・器官特異的に改変型酵母転写因子Gal4FFを発現するトランスジェニックフィッシュを新規に100系統作製した。サザンブロッティング、インバースPCRによりこれらにおけるTol2挿入部位近傍のゲノムDNAの解析を行い、挿入部位を決定した。それら発現情報、遺伝子情報をとりこんだデータベースの整備を行った。
（２）細胞・組織・器官特異的Gal4FF発現トランスジェニックフィッシュを用い、以下のことを明らかにした。血液脳関門形成に関わる新規細胞群の発見（米国NIH、Weinstein研究との共同研究）。小脳顆粒細胞が恐怖条件付け学習の回復期に機能することを発見（名古屋大日比研との共同研究）。稚魚の逃避行動に関わるグリシンリセプターのサブタイプを同定（豪州サンシャインコースト大Harvey研との共同研究）。脊索障害の修復の際に機能する新規細胞群を発見（英国エジンバラ大Patton研との共同研究）。
（３）Gal4FF発現トランスジェニックゼブラフィッシュのスクリーニングを行い、前視蓋あるいは視床下部下葉の特定の脳神経回路、および終脳の特定の神経細胞で、Gal4FFを発現するトランスジェニックフィッシュを同定した。これらを基にして、カルシウムイメージングおよび機能阻害実験を行い、エサなどの視覚刺激が食欲の中枢である視床下部下葉を活性化する神経回路を発見した（Muto et al. Nat Comm 2017）。また、恐怖条件付け学習に必須な終脳の特定の神経細胞を明らかにした(Lal et al. BMC Biol 2018)。

現在までの達成度 (段落)

29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

29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] National Institute of Health/Salk Institute for Biological Studies(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: National Institute of Health/Salk Institute for Biological Studies
• [国際共同研究] University of the Sunshine Coast/The University of Queensland(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: University of the Sunshine Coast/The University of Queensland
• [国際共同研究] UCL School of Pharmacy/University of Edinburgh(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: UCL School of Pharmacy/University of Edinburgh
• [国際共同研究] Hubrecht Institute(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: Hubrecht Institute
• [国際共同研究] Friedrich-Schiller-University(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: Friedrich-Schiller-University
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 1
• [雑誌論文] Structure/Function Studies of the α4 Subunit Reveal Evolutionary Loss of a GlyR Subtype Involved in Startle and Escape Responses (2018)
  • 著者名/発表者名: Leacock, S., Syed, P., James, V.M., Bode, A., Kawakami, K., Keramidas, A., Suster, M., Lynch, J.W., and Harvey, R.J.
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Neuroscience 巻: 11 ページ: 23
  • DOI: doi.org/10.3389/fnmol.2018.00023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Wilms Tumor 1b defines a wound-specific sheath cell subpopulation associated with notochord repair (2018)
  • 著者名/発表者名: Lopez-Baez, J.C., Simpson, D.J., Forero, L.L., Zeng, Z., Brunsdon, H., Salzano, A., Brombin, A., Wyatt, C., Rybski, W., Huitema, L.FA., Dale, R.M., Kawakami, K., Englert, C., Chandra, T., Schulte-Merker, S., Hastie, N.D., and Patton, E.E.
  • 雑誌名: eLife 巻: 7 ページ: e30657
  • DOI: 10.7554/eLife.30657
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of a neuronal population in the telencephalon essential for fear conditioning in zebrafish (2018)
  • 著者名/発表者名: Lal, P., Tanabe, H., Suster, M.L., Ailani, D., Kotani, Y., Muto, A., Itoh, M., Iwasaki, M., Wada, H., Yaksi, E., and Kawakami, K.
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 16 ページ: 45
  • DOI: 10.1186/s12915-018-0502-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Activation of the hypothalamic feeding centre upon visual prey detection (2017)
  • 著者名/発表者名: Muto, A., Lal, P., Ailani, D., Abe, G., Itoh, M., and Kawakami, K.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 8 ページ: 15029
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms15029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A novel perivascular cell population in the zebrafish brain (2017)
  • 著者名/発表者名: Galanternik, M.V., Castranova, D., Gore, A.V., Blewett, N.H., Jung, H.M., Stratton, A.N., Kirby, M.R., Iben, J., Miller, M.F., Kawakami, K., Maraia, R.J., and Weinstein, B.M.
  • 雑誌名: eLife 巻: 6 ページ: e24369
  • DOI: 10.7554/eLife.24369
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Analysis of transcription factors expressed at the anterior mouse limb bud (2017)
  • 著者名/発表者名: Yokoyama, S., Furukawa, S., Kitada, S., Mori, M., Saito, T., Kawakami, K., Belmonte, J. C. I., Kawakami, Y., Ito, Y., Sato, T., and Asahara, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 12 ページ: e0175673
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0175673
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Activin-A enhances mTOR signaling to promote aberrant chondrogenesis in fibrodysplasia ossificans progressiva (2017)
  • 著者名/発表者名: Hino, K., Horigome, K., Nishio, M., Komura, S., Nagata, S., Zhao, C., Jin, Y., Kawakami, K., Yamada, Y., Ohta, A., Toguchida, J., and Ikeya, M.
  • 雑誌名: The Journal of Clinical Investigation 巻: 127 ページ: 3339-3352
  • DOI: 10.1172/JCI93521
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Preface to Vertebrate Brains: evolution, structures and functions (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., and Murakami, Y.
  • 雑誌名: Development, Growth and Differentiation 巻: 59 ページ: 160-162
  • DOI: 10.1111/dgd.12375
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Transposons as tools for functional genomics in vertebrate models (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Largaespada, D.A., and Ivics, Z.
  • 雑誌名: Trends in Genetics 巻: 33 ページ: 7840801
  • DOI: doi.org/10.1016/j.tig.2017.07.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Granule cells control recovery from classical conditioned fear responses in the zebrafish cerebellum (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Yoshida, M., Kawakami, K., Hibi, M., and Shimizu. T.
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 7 ページ: 11865
  • DOI: 10.1038/s41598-017-10794-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The amygdalar and hippocampal functions in zebrafish (2018)
  • 著者名/発表者名: Koichi Kawakami
  • 学会等名: The 5th European Zebrafish PI Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] The neuronal circuitry for prey capture in zebrafish: from visual stimuli to the hypothalamic feeding center (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: The 10th Zebrafish Disease Models Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancer trapping and calcium imaging reveal functional neuronal circuitries essential for fish behaviors (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: 2nd Malaysia Zebrafish Disease Model Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enhancer trapping and calcium imaging reveal a functional neuronal circuit essential for the prey capture behavior: from visual stimuli to the hypothalamic feeding center (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: The 5th Zebrafish Research Conference of China
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The amygdalar and hippocampal functions in zebrafish The 2017 workshop on Zebrafish (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: Neural Circuits and Behavior
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] gene trap & enhancer trap transgenic zebrafish
  • URL: http://kawakami.lab.nig.ac.jp/ztrap/