メダカ遺伝学を用いた脊椎動物体軸形成機構の解析

2010 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 20247030
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 武田 洋幸 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (80179647)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 器官形成 / 左右軸 / 背腹軸 / メダカ / 突然変異体

研究概要

(1)左右軸変異体ktuの原因遺伝子の機能解析を行う。これまでの表現型の解析からKtuは繊毛・鞭毛のダイニンアーム形成に必須な新規タンパク質であり、その分布は細胞質中だけにみられる。特に繊毛研究のツールが少ないメダカを離れて、主にマウスとクラミドモナスを用いてさらなる機能解析を実施する。
ktu変異体は、ヒトにおいて高頻度に(1:1000 live birth)発症し、治療法がない多発性嚢胞腎(PKD)を必ず発症する。この発症過程を、メダカの透明な特性を生かして、ktu変異を導入した透明メダカ+GFPトランスジェニック個体(腎臓が特異的にGFPを発現する系統は樹立済み)のライブイメージングで解析する。並行して、画像解析ソフトを用いた組織学的解析も行う。
(2)左右軸変異体abcの原因遺伝子も機能未知のタンパク質をコードしていることが判明している。ドメイン構造からイオンチャンネルに関係した膜タンパク質であると予想されている。本研究では、左右軸変異体abcの原因遺伝子の機能を解析し、左右軸形成メカニズムに迫る。
(3)メダカDa変異体はZic遺伝子の調節領域の異常により、体節背側での発現が消失して、その結果体幹部の背腹軸異常がおこると考えられている。本研究では、体節エンハンサーの特定とDa変異の確定を目指し、後期発生のおける背腹軸形成にメカニズムを解明する。具体的には、体節細胞の移植実験を野生型と変異体間で実施し、体節が体型と色素細胞の変化の直接の原因かどうか特定する。また、medaka microarrayを用いて、野生型とDa胚体節間で網羅的な遺伝子発現プロフィールを比較する。

研究成果

• [雑誌論文] Pkd1l1 complexes with Pkd2 on motile cilia and functions to establish the left-right axis. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kamura,K., Kobayashi, D., Uehara, U.,Koshida, S., Iijima, N., Kudo, A.,Yokoyama T., Takeda, H.
  • 雑誌名: Development 138 ページ: 1121-1129
  • 査読あり
• [雑誌論文] The art of medaka genetics and genomics : what makes them so unique? (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeda H., Shimada, A.
  • 雑誌名: Ann Rev Genet 44 ページ: 217-241
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-cell analysis of somatotopic map formation in the zebrafish lateral line system. (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato, A., Koshida, S., Takeda, H.
  • 雑誌名: Dev Dyn 239 ページ: 2058-2065
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of traveling wave in the zebrafish segmentation clock. (2010)
  • 著者名/発表者名: Ishimatsu, K., Takamatsu, A., Takeda,H.
  • 雑誌名: Development 137 ページ: 1595-1599
  • 査読あり
• [雑誌論文] FAK-mediated extracellular signals are essential for interkinetic nuclear migration and planar divisions in the neuroepithelium. (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsuda, S., Kitagawa, T., Takashima, S., Asakawa, S., Shimizu, N., Mitani, H., Shima, A., Tsutsumi, M., Hori, H., Naruse, K., Ishikawa, Y., Takeda, H.
  • 雑誌名: J Cell Sci 123 ページ: 484-496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ktu/PF13 is required for cytoplasmic pre-assembly of axonemal dyneins. (2008)
  • 著者名/発表者名: Omran, H., Kobayashi, D., Olbrich, H.,Tsukahara, T., Loges, N. T., Hagiwara, H., Zhang, Q., Leblond, G., Toole, E.O', Hara, C., Mizuno, H., Kawano, H., Fliegauf, M., Yagi, T., Koshida, S., Miyawaki, A., Zentgraf, H., Seithe, H., Reinhardt, R., Watanabe, Y., Kamiya, R., Mitchell, D.R., Takeda, H.
  • 雑誌名: Nature 456 ページ: 611-616
  • 査読あり
• [学会発表] Mesodermal origin of scales and fins of the medaka-Insight into origin and evolution of mineralized skeleton in vertebrates (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeda, H.
  • 学会等名: JSDB-GFE Joint Meeting of Developmental Bioligy
  • 発表場所: Dresden,Germany
  • 年月日: 20110323-20110326
• [学会発表] Embryonic origin of osteoblasts in scales and fins of medaka fish (2010)
  • 著者名/発表者名: Shimada, A., Kawanishi, T., Inohaya, K., Takeda, H.
  • 学会等名: 2010 SDB-JSDB Joint Meeting
  • 発表場所: Albuquerque, U.S.A.
  • 年月日: 20100805-20100809
• [学会発表] zic1 and zic4 expression in the somite regulates dorsalization of the fish trunk structures (2010)
  • 著者名/発表者名: Kawanishi, T., Moriyama, Y., Nakamura, R., Shimada, A., Takeda, H.
  • 学会等名: 2010 SDB-JSDB Joint Meeting
  • 発表場所: Albuquerque, U.S.A.
  • 年月日: 20100805-20100809
• [学会発表] The zic genes as master regulators in dorsoventral patterning of the fish trunk structures (2010)
  • 著者名/発表者名: Moriyama, Y., Nakamura, R., Kawanishi, T., Shimada, A., Takeda, H.
  • 学会等名: 2nd Joint Meeting of the SFBD and JSDB
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20100526-20100528
• [学会発表] Single-Cell Analysis of Somatotopic Map Formation in the Zebrafish Lateral Line System (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato, A., Koshida, S., Takeda, H.
  • 学会等名: 2nd Joint Meeting of the SFBD and JSDB
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 20100526-20100528