| 研究課題/領域番号 |
16K18546
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
阿部 玄武 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20550073)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 進化発生学 / 有対化 / 付属肢 / 正中ヒレ / 金魚 / ゼブラフィッシュ |
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、脊椎動物の進化過程で見られる、もともと正中線上に一つの器官が左右に有対化する現象の進化発生学的メカニズムを明らかにすることを大きな目標にしている。具体的には、金魚品種の中で独自に確立された「二叉に分かれた尾ひれ（twin-tail）表現型」をモデルとし、また近縁種であるモデル動物ゼブラフィッシュの変異体を分子発生学解析のツールとして用い、どのような発生メカニズムの変更がtwin-tail表現型を表出させるのかを解析する。
平成28年度は二つの視点から解析を行った。一点目はtwin-tail表現型の原因遺伝子であるchordin遺伝子が時空間的にどのようにtwin-tail表現型に関わるのか、という観点から、chordin遺伝子の発現制御の詳細を調べるために、既報の硬骨魚ゲノムの比較を行い近傍のcis制御配列の探索を行った。2点目は、どのような発生学的状況からtwin-tail表現型が導かれるのか、という観点から、twin-tail表現型胚で発生初期から二叉に分かれている正中ヒレ原基の遺伝子発現を解析し、さらに細胞運命追跡実験をkaede蛍光タンパクをゼブラフィッシュ胚に導入して行った。これらの結果、特に二つ目の観点からの実験により、もっとも早く発生過程で左右二つに表出する要素は上皮組織に現れる事が示唆された。さらにそれが元々の正中一つに発生する正常発生過程において内在的に領域として左右に広がった状態から発生の進行に伴い正中に一本になる事、そしてtwin-tail表現型はその過程になんらかの状態異常を起こしている可能性が示唆された。
平成29年度は、上記可能性を検証するために、より詳細な現象の記載を行うとともに、強制発現系を元にした機能解析実験を行う予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
既報の硬骨魚ゲノムの比較を行いchordin遺伝子近傍の保存配列が得られている事、発生過程における遺伝子発現解析やkaede蛍光タンパク質を使った細胞追跡実験などにより、twin-tail表現型が正常発生過程からどのように変更し表出するのか、その手がかりが得られていることから、一定の研究成果が得られていると判断している。また、次年度に行う、FGF、BMPシグナルの機能獲得・欠損のための強制発現コンストラクトの構築とそれを導入したトランスジェニックゼブラフィッシュの作成は順調にすすんでおり、現在インジェクション個体を育成中である。ただし、当初予定していた、時期領域特異的にON/OFF可能なphoto-MOを用いる、金魚受精卵でのchordin抑制の時空間特異性の解析は、金魚受精卵の取得の不調により次年度に見送った。またこの件に関しては、初期胚ではtwin-tail表現型胚と同様の表現型を示すゼブラフィッシュでのchordin抑制を積極的に活用することで補償することも検討している。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度に同定したchordin遺伝子近傍の保存配列を用いて、chordin遺伝子の初期胚の発現領域を規定するcis配列を明らかにする。可能であればゲノム編集技術を用いそれら配列をゼブラフィッシュで操作することで、時空間的なchordin遺伝子発現および抑制とtwin-tail表現型の関係性の詳細を明らかにする。さらに、photo-MOを用いた、時期領域特異的chordin抑制を金魚と同時に積極的にゼブラフィッシュで行う事で、chordin抑制の時空間特異性の詳細な解析を進める。また、平成28年度に準備していたFGFシグナルやBMPシグナルの機能獲得・欠損実験用のトランスジェニックゼブラフィッシュを用い、正常胚で見られる正中膜ヒレ予定領域が左右に広がっている状態から正中一本に限局する過程を、chordin変異体胚ではどのように変更しての二叉に分かれた正中膜ヒレが表出するのか、その発生メカニズムの詳細を明らかにする。そして、以上の結果をもとに、脊椎動物進化過程でみられる正中線上に一つの器官が左右に有対化する現象の進化発生学的メカニズムを考察する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
金魚で行う予定であった一部実験（photo-MOを用いた時空間特異的な機能抑制実験など）を行わず、他の実験を優先して行ったので、使用予定に多少の齟齬が生まれたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
今年度行う予定だったphoto-MOを用いた時空間特異的な機能抑制実験などの費用として次年度に繰り越して使用する。
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