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2018 年度 実績報告書

棘皮動物進化の鍵となる成体原基Hox遺伝子発現を制御するシグナル伝達の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K07368
研究機関金沢大学

研究代表者

山口 正晃  金沢大学, 生命理工学系, 教授 (60182458)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード棘皮動物 / 成体原基 / 外胚葉 / 半索動物 / 襟 / FGFシグナリング / 中胚葉誘導
研究実績の概要

半索動物(ギボシムシ)と棘皮動物(ウニやヒトデ)は姉妹群(歩帯動物)を構成し、三体腔性の幼生期を共有する。半索動物は幼生の体腔プランと外胚葉を成体へと引きつぐ。一方、棘皮動物は幼生の左側にできる中胚葉性の水腔および左後体腔とそれを被う羊膜外胚葉からなる成体原基の中で五放射体制をつくり、成体へと変態する。棘皮動物の放射線(歩帯)は、水腔から伸長する放射水管とそれを覆う歩帯外胚葉からなる。棘皮動物のこの特異なボディープランの進化は、未だに動物学の謎として残っている。本研究の目標は、歩帯外胚葉の進化的起源と成体原基形成の分子機構を解明することである。
ウニ成体原基の口側外胚葉は、幼生の左側外胚葉から陥入する羊膜外胚葉に由来する。半索動物の外胚葉の前後軸そったパターン化の分子機構と脊椎動物の中枢神経系の前後軸にそった領域化の分子機構は高度に保存されている。この保存された転写因子群とシグナル分子群をコードする遺伝子発現を前後軸にそった分子登記として比較することによって、(1) ウニの五放射の歩帯外胚葉とギボシムシの襟外胚葉は相同であり、(2) 棘皮動物の放射線は、歩帯動物共通祖先の前後軸の重複ではなく、半索動物翼鰓類の触手器官のような付属突起であると結論した。
棘皮動物の成体原基形成は、羊膜外胚葉と水腔との接触によって開始する。羊膜外胚葉においてfgf8/17/18が、水腔中胚葉においてfgfaが、その両者においてfgfr1が発現することに注目して、CRISPR/Cas9システムによってfgf8/17/18あるいはfgfaをノックアウトした幼生の成体原基を三次元像再構築とマーカー遺伝子発現から解析した。外胚葉fgf8/17/18が水腔中胚葉とそこでのfgfa発現を誘導し、水腔fgfaが放射水管伸長とそれを被う歩帯外胚葉を特異化するモデルを提唱する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Anteroposterior molecular registries in ectoderm of the echinus rudiment2018

    • 著者名/発表者名
      Adachi Shinya、Niimi Iyo、Sakai Yui、Sato Fuminori、Minokawa Takuya、Urata Makoto、Sehara-Fujisawa Atsuko、Kobayashi Isao、Yamaguchi Masaaki
    • 雑誌名

      Developmental Dynamics

      巻: 247 ページ: 1297~1307

    • DOI

      10.1002/dvdy.24686

    • 査読あり
  • [学会発表] 胚葉間FGFシグナリングが棘皮動物の歩帯を確立する2018

    • 著者名/発表者名
      酒井唯妃,安達慎也,浦田慎,守野孔明,和田洋,小林功, 山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
  • [学会発表] バフンウニphb1/micro1 paralogの発現・調節・機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      大山高弘,山嵜敦子,小平俊光,杉野咲恵,浦田慎, 谷口俊介,山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会
  • [学会発表] ノコギリウニにおけるphb1の発現・調節・機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      山口美瑳,杉野咲恵,山嵜敦子,浦田慎,小林功1, 山口正晃
    • 学会等名
      日本動物学会第89回札幌大会

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公開日: 2019-12-27  

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