| 研究課題/領域番号 |
20K07221
|
|---|
| 研究機関 | 千葉大学 |
|---|
研究代表者 |
小笠原 道生 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (00343088)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| キーワード | 甲状腺 / 内柱 / 進化 / 遺伝子発現 / 発現制御 / 粘液 / 分泌 / ホヤ |
|---|
| 研究実績の概要 |
脊椎動物の甲状腺の起源と進化に関する分子的理解を進めるため、前年度に引き続き、下等脊索動物ホヤの内柱における甲状腺関連転写因子（Nkx2-1, FoxE）の遺伝子発現制御機能に着目した研究に取り組んだ。本年度はまず、前年度に投稿し修正指摘を受けていたオタマボヤ内柱の論文を修正投稿し、出版（Dev. Biol. (2021) 477:219-231）にこぎつけた。
その上で、カタユウレイボヤ内柱の研究である「甲状腺関連転写因子（Nkx2-1, FoxE）の遺伝子ノックアウトによる遺伝子発現制御機構の解析」を本格化し、オタマボヤとカタユウレイボヤ間で共有されるシステムの存在と、カタユウレイボヤ特有のシステムの存在を明らかにした。また、内柱の機能領域を構成する細胞の分化が甲状腺関連転写因子（Nkx2-1, FoxE）に依存するのに対して、機能領域そのもの成立は他の機構によることを、甲状腺関連転写因子(Pax2/5/8a, Pax2/5/8b)や、繊毛分化に関与するFoxQ1, βチューブリン等の遺伝子発現パターンの不変性から示唆した。これらの研究成果は、日本動物学会 第92回米子大会で発表（２件）するとともに、論文にまとめて国際誌Cell and Tissue Researchに投稿したところ査読にまわり、修正指摘を受けるに至った。
一方、内柱の分泌領域関連の研究においては、脊索動物全体における粘液タンパク質（vWF様）の分子進化と発現進化を、尾索類ホヤと頭索類ナメクジウオを含めて解析した。その結果、vWF様遺伝子の発現パターンはオーソログ間で共有されないこともあるが、いずれかの分泌細胞で排他的に発現するという特性は共有されていることが明らかとなり、日本動物学会 第92回米子大会で発表した（１件）。
|
| 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
本年度は、前年度に投稿していたオタマボヤ内柱の論文に関して、２回の修正投稿を行って受理・出版にこぎつけるとともに、その内容をまとめたものを国内学会でも発表することができた。
続いて、当初の計画に従って、カタユウレイボヤを用いた甲状腺関連転写因子（Nkx2-1, FoxE）の機能解析研究の完成を目指した結果、甲状腺関連転写因子（Nkx2-1, FoxE）による内柱の機能的領域の分化制御機構は、ワカレオタマボヤとカタユウレイボヤで共有されているという知見が得られた。その一方で、内柱の機能的領域形成そのものは、Nkx2-1や FoxEのノックアウト個体においても甲状腺関連転写因子Pax2/5/8a, Pax2/5/8bの遺伝子発現が変わらないことから、Nkx2-1, FoxEとは別の制御機構によるものであることがわかった。また興味深いことに、ホヤ内柱特有である背側分泌領域ゾーン６におけるCiEnds1の遺伝子発現は、甲状腺関連転写因子FoxEのノックアウトによって失われることがわかった。これらの成果は計画通り本年度の論文としてまとめ、国際誌Cell and Tissue Researchに投稿したところ、査読にまわり、修正指摘を受けるに至った。
一方、内柱の分泌関連粘液タンパク質vWF様分子の解析においては、尾索類ホヤの異なる目（腸性目と壁性目）間の比較に加え、頭索類ナメクジウオのvWF様分子にも着目して分子進化・発現進化を考察し、これらの知見を国内学会で発表することができた。また、研究計画に沿った新たな取り組みとして、カタユウレイボヤの組織や発生ステージのRNAseqデータを入手し、新規の内柱関連遺伝子の探索を開始した。
このように、現在のところ、当初の計画に沿った研究進捗と成果発表が行えていることから、おおむね順調に進展していると判断した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究は、おおむね計画に沿って進めることができているが、論文投稿後の修正指摘に対する追加実験や修正作業に時間がとられはじめているため、今後は当初の計画を調整しながら進めていく必要がある。基本的には、今後も甲状腺や内柱の発生や機能に関連する分子に着目し、その発現と機能解析を進めることで、進化発生生物学的考察を深めていくことに変わりはない。
今後のカタユウレイボヤを用いた研究においては、内柱の甲状腺相同領域と粘液タンパク質分泌領域の形成、その領域内での細胞の分化に関する研究を進めていく。これまでの研究成果から、内柱の機能的領域の形成は甲状腺関連転写因子（Nkx2-1, FoxE）ではなく、他の遺伝子によるものであることが明らかになりつつある。これを考慮すると、組織や発生ステージのRNAseqデータを用いた遺伝子発現動向の解析によって、新たな転写因子やシグナル関連分子の関与を探っていく必要がある。そして、候補遺伝子がいくつか得られたら、内柱形成過程における遺伝子発現をin situハイブリダイゼーション法によって解析するとともに、機能解析を展開していく必要がある。
また内柱の甲状腺相同領域に関しては、甲状腺関連分化マーカー（TPO）に着目した研究を進めていく。関連研究者の情報によると、TPOのノックアウト個体は激しい幼若体形成不全を引き起こし、TPOは内柱形成前にも他の機能を持つらしい。これを受け、内柱形成前や内柱以外でのTPOの遺伝子発現や機能を総合的に理解していく必要がある。
一方、内柱の粘液分泌領域に関しては、vWF様分子や他の粘液関連分子に着目し、また、組織別RNAseqデータ解析による新規の内柱特異的遺伝子の同定も含めて、多角的な展開を模索してく。
|
