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2021 年度 実績報告書

単一細胞レベルで解き明かす、左右非対称なホヤ幼生脳にある神経細胞の発生プログラム

研究課題

研究課題/領域番号 19K16150
研究機関北海道大学

研究代表者

大沼 耕平  北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 助教 (70774876)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードホヤ / 脳 / 細胞系譜
研究実績の概要

中枢神経系の細胞がたった数百しかないホヤ幼生は、行動を生み出す神経回路の形成と働きを、個々の細胞レベルで理解できる優れたモデルである。我々は近年、ホヤ幼生の脳の細胞系譜 (分裂時期・回数や動態)を調べた過程で、脳の左右非対称性が従来の報告よりも複雑であることを見出した。しかし、他の動物も含め、左右非対称な脳を生み出す発生メカニズムは よくわかっていない。そこで本研究では、ホヤ幼生の脳の細胞系譜を完全に明らかにした上で、脳の発生に重要な遺伝子発現制御ネットワークの解明を目指す。
すでに細胞系譜を明らかにした、ホヤ幼生の脳胞にあるレンズ細胞では、特徴的なミトコンドリアの細胞内配置が知られている。そこで2021年度は、レンズ細胞の発生機序を明らかにする一環として、胚や幼生の細胞におけるミトコンドリアの局在や役割を調べた。ミトコンドリアを構成するタンパク質に対する抗体を用いて免疫蛍光染色をしたが、レンズ細胞系譜でのミトコンドリアの局在は不明瞭であった。しかし、脳胞にある2個の色素細胞で免疫染色の高いシグナルが得られたこと、また幼生の体幹部の中央ではそのシグナルが著しく低いことがわかり、幼生を構成する細胞の種類によってミトコンドリアの量が異なることが示唆された。また、ミトコンドリアの働きを阻害する試薬をいくつかホヤ胚に処理したところ、ミトコンドリアの分裂阻害剤を処理した時のみに色素細胞の色素形成が阻害された。以上の結果から、ミトコンドリアの分裂が脳胞にある色素細胞の発生に重要であることが示唆された。今後、ミトコンドリアダイナミクスが色素細胞の発生にどう関わるかを調べるとともに、レンズ細胞の発生とミトコンドリアの関係およびそれらを制御する遺伝子制御ネットワークを解析する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] The complete cell lineage and MAPK- and Otx-dependent specification of the dopaminergic cells in the Ciona brain2021

    • 著者名/発表者名
      Kouhei Oonuma, Takehiro G. Kusakabe
    • 雑誌名

      Development

      巻: 148 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1242/dev.198754

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of Developmental Programs for the Midline Structures in Chordates: Insights From Gene Regulation in the Floor Plate and Hypochord Homologues of Ciona Embryos2021

    • 著者名/発表者名
      Kouhei Oonuma, Maho Yamamoto, Naho Moritsugu, Nanako Okawa, Megumi Mukai, Miku Sotani, Shuto Tsunemi, Haruka Sugimoto, Eri Nakagome, Yuichi Hasegawa, Kotaro Shimai, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9 ページ: 1-12

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.704367

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A single motor neuron determines the rhythm of early motor behavior in Ciona2021

    • 著者名/発表者名
      Taichi Akahoshi, Madoka K. Utsumi, Kouhei Oonuma, Makoto Murakami, Takeo Horie, Takehiro G. Kusakabe, Kotaro Oka, Kohji Hotta
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1126/sciadv.abl6053

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The complete cell lineage and MAPK- and Otx-dependent specification of the dopaminergic cells in the Ciona brain2022

    • 著者名/発表者名
      大沼耕平、日下部岳広
    • 学会等名
      第1回NBRPホヤ主催オンラインセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] ホヤ幼生の脳にあるドーパミン産生細胞の発生メカニズムの解析2021

    • 著者名/発表者名
      大沼耕平、日下部岳広
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会
  • [学会発表] 脊索動物の正中構造の発生プログラム進化とヘッジホッグシグナルの役割2021

    • 著者名/発表者名
      日下部岳広、佐藤由奈、関彩花、山本真帆、森継奈穂、大川奈菜子、曽谷実玖、圓尾綾菜、常深秀人、堀江健生、笹倉靖徳、大沼耕平
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会
  • [学会発表] ホヤ幼生尾部神経索グリア細胞の多様性と機能2021

    • 著者名/発表者名
      曽谷実玖、大川奈菜子、堀江健生、大沼耕平、日下部岳広
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] 脊索動物の正中構造の発生プログラム進化とヘッジホッグシグナルの役割2021

    • 著者名/発表者名
      日下部岳広、佐藤由奈、関彩花、山本真帆、森継奈穂、大川奈菜子、曽谷実玖、圓尾綾菜、常深秀人、堀江健生、笹倉靖徳、大沼耕平
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会

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公開日: 2022-12-28  

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