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2017 年度 実施状況報告書

BMP・Wntシグナルネットワークによる全前脳胞症(HPE)発症機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K08444
研究機関広島大学

研究代表者

竹林 公子 (鈴木)  広島大学, 両生類研究センター, 研究員 (00397910)

研究分担者 鈴木 厚  広島大学, 両生類研究センター, 准教授 (20314726)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード神経誘導 / 頭部形成
研究実績の概要

全前脳胞症(holoprosencephaly; HPE)は前脳と顔面正中部の形態形成が異常になる先天性奇形である。遺伝的原因として幾つかの染色体遺伝子座が明らかになりつつあるが、その発症機序はよく分かっていない。研究代表者は独自のスクリーニング法により、BMPシグナルを抑制して神経を誘導する因子としてジンクフィンガータンパク質Biz (BMP inhibitory zinc finger)/zbtb14を単離し、BizがさらにWntシグナルを促進して後方神経を形成することを見出した。興味深いことに、Bizと、その結合因子 (Biz associated protein, Bap) は、それぞれが全前脳胞症の原因遺伝子座に位置する。本研究は、神経形成におけるBizとBiz結合因子(Bap)の機能的な相互作用、およびBMP・Wntシグナルネットワークに対する作用機序を解析し、全前脳胞症(HPE)発症機構の解明を目的としている。
今年度は、これまでに行なってきたBiz単独の機能解析を論文として報告した。さらにBizおよびBapの過剰発現実験により、BizとBapの両者を組み合わせた場合、後方神経マーカーhoxb9の発現が、より強く誘導されることに加え、全前脳胞症(HPE)の原因遺伝子と考えられている遺伝子群の一つであるtgif1の発現がBiz単独、およびBizとBapを共発現したときに大きく変化することがわかった。また、Bapの機能阻害実験をおこなうため、ツメガエルL、S各染色体由来の遺伝子を単離、それぞれの塩基配列を確認してLとS両方の染色体由来遺伝子を同時に翻訳阻害することが期待できるモルフォリノオリゴを作製した。Biz単独に比べて、BizとBap両遺伝子の機能を阻害した胚で、hoxb9の発現が、より強く低下していることが明らかになった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度は、これまでに行なってきたBizの機能解析を論文として報告することができた。さらに前年度に引き続き、BizおよびBap過剰発現実験により、BizとBapの機能的な相互作用を調べた。神経誘導や頭部形成に対する影響は、背腹軸および前後軸マーカー遺伝子の発現について、アニマルキャップ(未分化、かつ多分化能を持つ外胚葉組織片)を用いた定量的RT-PCRや、WISH法で調べることにより解析した。その結果、BizとBapを共発現させた場合に後方神経マーカーhoxb9の発現が、より強く誘導されることに加え、全前脳胞症(HPE)の原因遺伝子と考えられている遺伝子群の一つであるtgif1の発現がBiz単独、およびBizとBapを共発現したときに大きく変化する興味深い結果を得ている。
また、Bapの機能阻害実験をおこなうため、ツメガエルL、S各染色体由来の遺伝子を単離、それぞれの塩基配列を確認してLとS両方の染色体由来遺伝子を同時に確実に翻訳阻害することが期待できるモルフォリノオリゴを作製した。Biz単独に比べて、BizとBap両遺伝子の機能阻害した胚で、hoxb9の発現がより強く低下していることが明らかになった。したがって、BizとBapが協調して神経形成に関与していることが強く示唆された。
さらにBizとBapの協調作用機構を詳細に調べるため、エピトープタグを付加したBap、および各機能ドメインを欠損したBapコンストラクトを作製済みである。よって、おおむね研究は順調に進んでいると判断する。

今後の研究の推進方策

昨年度はBiz単独に比べて、BizとBap両遺伝子の機能を阻害した胚で、hoxb9の発現がより強く低下していることを明らかにした。今年度は、さらに多くの背腹軸および前後軸マーカー遺伝子の発現について、アニマルキャップを用いた定量的RT-PCRや、WISH法を用いて引き続き解析を行う予定である。また、全前脳胞症(HPE)の原因遺伝子と考えられている遺伝子群についても、その遺伝子発現への影響を調べる。
BizとBapの過剰発現や機能阻害を各遺伝子単独および複数を組み合わせた条件で行い、BMPとWntシグナルへの影響を解析することにより、神経形成過程においてBizとBapがこれらのシグナルを調節する機構を調べる。また、既に作製済みのエピトープタグを付加したBap、BizやBMP・Wntシグナル調節因子群を様々な組み合わせで培養細胞に発現させた後、共免疫沈降法を用いて各タンパク質間の結合を解析する。発現量と構成因子の組み合わせを変化させて、構成因子間の結合様式(競合と相乗効果)を解析する。
さらに、各タンパク質のドメイン欠失変異体を用いて各構成因子間の結合に必要な機能ドメインを同定し、BizとBapが各BMP・Wntシグナル調節因子を制御する作用機序を生化学的に明確にする予定である。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Marin Biological Laboratory, Woods Hall(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Marin Biological Laboratory, Woods Hall
  • [雑誌論文] Coordinated regulation of the dorsal-ventral and anterior-posterior patterning of Xenopus embryos by the BTB/POZ zinc finger protein Zbtb142018

    • 著者名/発表者名
      Takebayashi-Suzuki Kimiko、Konishi Hidenori、Miyamoto Tatsuo、Nagata Tomoko、Uchida Misa、Suzuki Atsushi
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 60 ページ: 158~173

    • DOI

      10.1111/dgd.12431

  • [学会発表] Neural specific kinase promotes early neural development in Xenopus embryos2018

    • 著者名/発表者名
      Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Makoto Nakamura, Hajime Akao, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
    • 学会等名
      Hiroshima University International Symposium: Amphibian development, regeneration, evolution and beyond
    • 国際学会
  • [学会発表] Coordinated regulation of the dorsal-ventral and anterior-posterior patterning of Xenopus embryos by the BTB/POZ zinc finger protein2018

    • 著者名/発表者名
      Kimiko Takebayashi-Suzuki, Misa Uchida and Atsushi Suzuki
    • 学会等名
      Hiroshima University International Symposium: Amphibian development, regeneration, evolution and beyond
    • 国際学会
  • [学会発表] The role of AP-1 family genes in the caudal stem zone and tissue regeneration in Xenopus tropicalis2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Nakamura, Hitoshi Yoshida, Kimiko Takebayashi-Suzuki and Atsushi Suzuki
    • 学会等名
      Hiroshima University International Symposium: Amphibian development, regeneration, evolution and beyond
    • 国際学会
  • [学会発表] 胚発生初期に背腹と頭尾のパターン形成を統合する分子機構2018

    • 著者名/発表者名
      竹林公子, 内田実沙, 鈴木 厚
    • 学会等名
      日本動物学会中国四国支部・広島県例会
  • [学会発表] Neural specific kinase promotes early neural development in Xenopus embryos2018

    • 著者名/発表者名
      Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, 岡田麻耶, 竹林公子, 吉田和史, 中村 誠, 赤尾 元, Fatchiyah Fatchiyah, 上野直人, 鈴木 厚
    • 学会等名
      日本動物学会中国四国支部・広島県例会
  • [学会発表] JunB転写因子による尾部幹細胞領域と組織再生の制御機構2018

    • 著者名/発表者名
      中村 誠, 吉田和史, 竹林公子, 鈴木 厚
    • 学会等名
      日本動物学会中国四国支部・広島県例会
  • [学会発表] 「ゲノム・遺伝子から見た発生の仕組み」2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 厚
    • 学会等名
      兵庫県赤穂市立有年中学校「理科おもしろ実験教室」
    • 招待講演
  • [学会発表] Xenopus Resources and Emerging Technologies (XRET) meeting, Aug. 26-29, 2017の報告2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 厚
    • 学会等名
      第11回日本ツメガエル研究集会
    • 招待講演
  • [学会発表] ツメガエル研究を支援する第4期NBRP事業の紹介2017

    • 著者名/発表者名
      荻野 肇、井川 武、柏木昭彦、柏木啓子、鈴木 厚、古野伸明、高瀬 稔、三浦郁夫、花田秀樹、田澤一朗、中島圭介、倉林 敦、彦坂 暁、加藤尚志、佐藤 圭、森 司、越智陽城
    • 学会等名
      第11回日本ツメガエル研究集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Establishment of the body plan and tail elongation via integration of morphogen signaling2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Suzuki
    • 学会等名
      Institute seminar at Institute of Medical Sciences, UK
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The launching of Amphibian Research Center (ARC) at Hiroshima University as the core facility of Xenopus resource in Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Hajime Ogino and Atsushi Suzuki
    • 学会等名
      Xenopus Resources and Emerging Technologies (XRET) meeting, USA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] JunB is required for tail elongation and Development of new method for construction of mutant lines2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshida H, Nakamura M, Takebayashi-Suzuki K, Suzuki A and Horb ME
    • 学会等名
      Institute Guest Seminar at Gurdon Institute, UK
    • 招待講演
  • [学会発表] Neural specific kinase promotes early neural development in Xenopus embryos2017

    • 著者名/発表者名
      Regina Putri Virgirinia, Nusrat Jahan, Maya Okada, Kimiko Takebayashi-Suzuki, Hitoshi Yoshida, Hajime Akao, Fatchiyah Fatchiyah, Naoto Ueno and Atsushi Suzuki
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] AP-1 family遺伝子による尾部幹細胞領域と組織再生の制御機構2017

    • 著者名/発表者名
      中村 誠、吉田和史、岡田麻耶、竹林公子、鈴木 厚
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ツメガエルの体軸形成におけるbap遺伝子の機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      内田 実沙、竹林 公子、鈴木 厚
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ネッタイツメガエルを用いた遺伝学・ゲノム科学的リソース基盤の形成とその活用2017

    • 著者名/発表者名
      井川 武、柏木昭彦、柏木啓子、古野伸明、田澤一朗、中島圭介、鈴木 厚、越智陽城、加藤尚志、荻野 肇
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] AP-1 family遺伝子による尾部幹細胞領域と組織再生の制御機構2017

    • 著者名/発表者名
      中村 誠、吉田和史、岡田麻耶、竹林公子、鈴木 厚
    • 学会等名
      第11回日本ツメガエル研究集会
  • [学会発表] NBRPネッタイツメガエルを用いた遺伝学・ゲノム科学リソース基盤の形成とその活用2017

    • 著者名/発表者名
      井川 武、柏木昭彦、柏木啓子、鈴木 厚、高瀬 稔、中島圭介、越智陽城、加藤尚志、森 司、荻野 肇
    • 学会等名
      第40回日本神経科学大会
  • [学会発表] Xenopus JunB regulates tail elongation and formation of tailbud stem-zone via integration of multiple morphogen signals JunBは複数のモルフォゲンシグナルを統合することによりツメガエルの尾部伸長と尾芽幹細胞領域を制御する。2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, H., Nakamura, M., Takebayashi-Suzuki, K., Ueno, N. and Suzuki, A.
    • 学会等名
      第50回発生生物学会大会
  • [学会発表] Neural specific kinase promotes early neural development in Xenopus embryos2017

    • 著者名/発表者名
      Jahan, N., Virgirinia, R.P., Takebayashi-Suzuki, K., Okada, M., Yoshida, H., Akao, H., Fatchiyah, F., Ueno, N. and Suzuki, A.
    • 学会等名
      第50回発生生物学会大会
  • [備考] 研究活動及び研究成果報告書 PDF 版の公開

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/amphibia/main/InstAmphBiol/yan_jiuto_jiao_yu.html

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公開日: 2018-12-17  

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