トランスポゾンを用いた方法論に基づく脊椎動物フェノーム解析の基盤形成

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23241063
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 川上 浩一 国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 教授 (70195048)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: ゲノム / 遺伝学 / 遺伝子 / 神経科学 / 発生・分化

研究概要

（１）モデル脊椎動物ゼブラフィッシュにおいて、Gal4を組み込んだ遺伝子トラップトランスポゾンコンストラクトをゲノムにランダムに組み込ませたトランスジェニックフィッシュから、細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュを選別する大規模スクリーニングを行い、平成25年度、新規100系統を作製することに成功した。これらをかけあわせ単一挿入をもつ系統を樹立し、インバースPCR等分子生物学的解析を行うことにより、トランスポゾン挿入部位を決定した。
（２）本研究により作製してきたトランスジェニックフィッシュを用いて、国内外の研究者と初期発生、器官形成、神経科学に関する共同研究を行った。ゼブラフィッシュの感覚器官である感丘の分裂・増殖における神経細胞からのwntシグナルの重要性、WntとそのインヒビターDkkのフィードバックによる器官サイズの制御機構（和田博士との共同研究）、心臓弁形成におけるマイクロRNAによるターゲット遺伝子の発現制御（小椋博士との共同研究）、神経細胞を染め分けるトランスジェニックゼブラフィッシュ系統の開発（東島博士との共同研究）、運動神経の軸索伸長における血管からの成長因子の役割（望月博士との共同研究）、嗅覚からのインプットによる脳左右半球非対称性の形成（澤本博士との共同研究）、発生過程の脳形成における転写因子Gbx2の役割（弥益博士との共同研究）、神経細胞移動におけるVangl2の役割（Chandrasekhar博士との共同研究）を明らかにした。
（３）脳の様々な領域でGal4を特異的に発現するトランスジェニックフィッシュ系統をUAS-神経毒素遺伝子トランスジェニックフィッシュ系統とかけあわせ、行動解析実験を行うことにより、恐怖条件付け学習に必要な脳領域の同定に成功した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

申請時目標とした新規トランスジェニックフィッシュの年度作製数50系統を大幅に越えて新規系統の開発に成功した。またそれらに基づいて、我々自身の研究室および共同研究者の研究室から平成25年度中に関連論文計16報を発表することができたから。

今後の研究の推進方策

研究は当初の計画以上に進展しており、今後のさらなる発展を目指す。

研究成果

• [雑誌論文] Targeted expression of a chimeric channelrhodopsin in zebrafish under regulation of Gal4-UAS system (2013)
  • 著者名/発表者名: Umeda, K., Shoji, W., Sakai, S., Muto, A., Kawakami, K., Ishizuka, T., and Yawo, H.
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 75 ページ: 69-75
  • DOI: 10.1016/j.neures.2012.08.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Innervation is required for sense organ development in the lateral line system of adult zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, H., Dambly-Chaudiere, C., Kawakami, K., and Ghysen, A.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 ページ: 5659-5664
  • DOI: 10.1073/pnas.1214004110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcription factors interfering with dedifferentiation induce cell type-specific transcriptional profiles (2013)
  • 著者名/発表者名: Hikichi, T., Matoba, R., Ikeda, T., Watanabe, A., Yamamoto, T., Yoshitake, S., Tamura-Nakano, M., Kimura, T., Kamon, M., Shimura, M., Kawakami, K., Okuda, A., Okochi, H., Inoue, T., Suzuki, A., and Masui, S.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 ページ: 6412-6417
  • DOI: 10.1073/pnas.1220200110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential role for transcription factor Oct4 nucleocytoplasmic dynamics in somatic cell reprogramming and self-renewal of embryonic stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Oka, M., Moriyama, T., Asally, M., Kawakami, K., and Yoneda, Y.
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 288 ページ: 15085-15097
  • DOI: 10.1074/jbc.M112.448837
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interhemispheric asymmetry of olfactory input-dependent neuronal specification in the adult brain (2013)
  • 著者名/発表者名: Kishimoto, N., Asakawa, K., Madelaine, R., Blader, P., Kawakami, K., and Sawamoto, K.
  • 雑誌名: Nature Neuroscience 巻: 16 ページ: 884-888
  • DOI: 10.1038/nn.3409
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cellular dissection of the spinal cord motor column by BAC transgenesis and gene trapping in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Asakawa, K., Abe, G., and Kawakami, K.
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 7 ページ: 100
  • DOI: 10.3389/fncir.2013.00100
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prey capture in zebrafish larvae serves as a model to study cognitive functions (2013)
  • 著者名/発表者名: Muto, A., and Kawakami, K.
  • 雑誌名: Frontiers in Neural Circuits 巻: 7 ページ: 110
  • DOI: 10.3389/fncir.2013.00110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Haemodynamically dependent valvulogenesis of zebrafish heart is mediated by flow-dependent expression of miR-21 (2013)
  • 著者名/発表者名: Banjo, T., Grajcarek, J., Yoshino, D., Osada, H., Miyasaka, K.Y., Kida, Y.S., Ueki, Y., Nagayama, K., Kawakami, K., Matsumoto, T., Sato, M., and Ogura, T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 ページ: 1978
  • DOI: 10.1038/ncomms2978
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wnt/Dkk negative feedback regulates sensory organ size in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, H., Ghysen, A., Asakawa, K., Abe, G., Ishitani, T., and Kawakami, K.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 23 ページ: 1559-1565
  • DOI: 10.1016/j.cub.2013.06.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of cerebellar neurons and glias revealed by in utero electroporation: Golgi-like labeling of cerebellar neurons and glias (2013)
  • 著者名/発表者名: Kita, Y., Kawakami, K., Takahashi, Y. and Murakami, F.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8 ページ: e70091
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0070091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transgenic tools to characterize neuronal properties of discrete populations of zebrafish neurons (2013)
  • 著者名/発表者名: Satou, C., Kimura, Y., Hirata, H., Suster, M.L., Kawakami, K., and Higashijima, S.-i.
  • 雑誌名: Development 巻: 140 ページ: 3927-3931
  • DOI: 10.1242/dev.099531
  • 査読あり
• [雑誌論文] The parallel growth of motoneuron axons with the dorsal aorta depends on Vegfc/Vegfr3 signaling in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Kwon, H.-B., Fukuhara, S., Asakawa, K., Ando, K., Kashiwada, T., Kawakami, K., Hibi, M., Kwon, Y.-G., Kim, K.-W., Alitalo, K., and Mochizuki, N.
  • 雑誌名: Development 巻: 140 ページ: 4081-4090
  • DOI: 10.1242/dev.091702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gbx2 functions as a transcriptional repressor to regulate the specification and morphogenesis of the mid-hindbrain junction in a dosage- and stage-dependent manner (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, Y., Kikuta, H., Kanai, M., Yoshikawa, K., Kawamura, A., Kobayashi, K., Wang, Z., Khan, A., Kawakami, K., and Yamasu, K.
  • 雑誌名: Mechanisms of Development 巻: 130 ページ: 532-552
  • DOI: 10.1016/j.mod.2013.07.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] The PCP protein Vangl2 regulates migration of hindbrain motor neurons by acting in floor plate cells, and independently of cilia function (2013)
  • 著者名/発表者名: Sittaramane, V., Pan, X., Glasco, D.M., Huang, P., Gurung, S., Bock, A., Li, S., Wang, H., Kawakami, K., Matise, M.P., and Chandrasekhar, A.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 382 ページ: 400-412
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2013.08.017
  • 査読あり
• [雑誌論文] トランスジェニックフィッシュが拓く新しい生物学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川上浩一
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 32 ページ: 898-903
• [雑誌論文] ゼブラフィッシュを用いた脳神経活動のリアルタイムイメージング (2013)
  • 著者名/発表者名: 武藤彩, 川上浩一
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 32 ページ: 700-701
• [学会発表] Genetic dissection of the zebrafish brain by the Gal4-UAS method (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: 国際高等研究所研究プロジェクト「ゲノム工学とイメージングサイエンスに基づく生命システム研究の新展開」第2回研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20140227-20140228
• [学会発表] Genetic dissection of the adult zebrafish brain by the Gal4-UAS method (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: 6th Asia Oceania Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 香港
  • 年月日: 20140119-20140122
  • 招待講演
• [学会発表] Genetic dissection of the adult zebrafish brain by the Gal4-UAS method (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Lal, P., and Itoh, M.
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] Development of functional cerebellar neural circuitry in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Hibi, M., Takeuchi, M., Yamaguchi, S., Matsuda, K., Yonemura, S., Asakawa, K., Takada, S., Kawakami, K., and Shimizu, T.
  • 学会等名: The 36th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20131203-20131206
• [学会発表] Directional control of locomotion in the touch-evoked escape behavior in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Asakawa, K.,Abe, G.,Muto, A.,Kawakami, K.
  • 学会等名: Neuroscience 2013
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 20131109-20131113
• [学会発表] ZeBrain: A database of the Gal4 expression patterns in the adult zebrafish brain (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: Jenelia workshop on zebrafish genetics, transgenesis, and systems biology
  • 発表場所: Ashburn, USA
  • 年月日: 20131104-20131105
  • 招待講演
• [学会発表] A Gal4FF driver transgenic fish resource for developmental biology and neuroscience (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: The 3rd Chinese Zebrafish Conference
  • 発表場所: 蘇州, 中国
  • 年月日: 20131011-20131014
  • 招待講演
• [学会発表] Development of cerebellar granule cell axons in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Takeuchi, M., Asakawa, K., Kawakami, K., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: The 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Basement membranedependent control of axogenesis of cerebellar granule cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yonemura, S., Asakawa, K., Kawakami, K., Takada, S., Shimizu, T., and Hibi, M.
  • 学会等名: The 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Functional analysis of zebrafish cerebellar neural circuitry in classical conditioning (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K., Takeuchi, M., Asakawa, K., Yoshida, M., Ohkura, M., Miyasaka, N., Yoshihara, Y., Nakai, J., Kawakami, K., Hibi, M., and Shimizu, T.
  • 学会等名: The 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Development of the lateral line canal system in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, H., and Kawakami, K.
  • 学会等名: The 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Differential actions of Fgf signaling controls blastema formation and regeneration in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Horita, N., Abe, G., Kawakami, K., Kudo, A., and Kawakami, A.
  • 学会等名: The 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Identification of bone stem cells during growth and regeneration of endo- and exo-skeletons in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Ando, K., Age, G., Kudo, A., Kawakami, K., and Kawakami, A.
  • 学会等名: The 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Serotonin regulation by the habenula is essential for adaptive problem solving in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Amo, R., Agetsuma, M., Kinoshita, M., Fredes, F., Shiraki, T., Aoki, T., Aoki, R., Yamazaki, M., Higashijima, S.-i., Matsuda, M., Suster, M.L., Kawakami, K., Ohshima, T., Aizawa, H., and Okamoto, H.
  • 学会等名: The 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Tol2: forward and reverse genetics in zebrafish and transposition in S. cerevisiae (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., and Iwasaki, M.
  • 学会等名: Conference on Transposition and Genome Engineering 2013
  • 発表場所: Budapest, Hungary
  • 年月日: 20130918-20130921
  • 招待講演
• [学会発表] Dissection of the spinal cord motor column by BAC transgenesis and gene trapping in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Asakawa, K., Abe, G., and Kawakami, K.
  • 学会等名: 8th European Zebrafish Meeting
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20130719-20130723
• [学会発表] Evolution of the neo-Y chromosome through co-option of Sox3 in a medaka-related fish (2013)
  • 著者名/発表者名: Takehana, Y., Matsuda, M., Matsuyama, H., Myosho, T., Suster, M., Kawakami, K., Shin-i, T., Kohara, Y., Kuroki, Y., Toyoda, A., Fujiyama, A., Hamaguchi, S., Sakaizumi, M., and Naruse, K.
  • 学会等名: 8th European Zebrafish Meeting
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20130719-20130723
• [学会発表] A Gal4 driver resource for developmental biology and neuroscience in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Ailani, D., Asakawa, K., Tanabe, H., Lal, P., Miller, A.S., Muto, A., Wada, H., and Yoshino, A.
  • 学会等名: 8th European Zebrafish Meeting
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 20130719-20130723
  • 招待講演
• [学会発表] ゼブラフィッシュ手綱核-縫線核経路は逃避学習行動を制御する (2013)
  • 著者名/発表者名: 天羽龍之介, 揚妻正和, 木下雅恵, 白木利幸, 青木田鶴, 山崎昌子, 東島眞一, 松田勝, 川上浩一, 大島登志男, 相澤秀紀, 岡本仁
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] The dorsomedial telencephalon is essential for active avoidance response in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Lal, P., Hiratani, M., Suster, M.L., Kawakami, K.
  • 学会等名: 第36回日本神経科学大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20130620-20130623
• [学会発表] Development of cerebellar granule cell axons in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Takeuchi, M., Asakawa, K., Kawakami, K., Shimizu, T., Hibi, M.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 20130528-20130531
• [学会発表] Development of the Trunk Lateral Line System through a Bone Remodeling Process in Zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Wada, H., Kawakami, K.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 20130528-20130531
• [学会発表] Cellular dissection of the spinal cord motor column by BAC transgenesis and gene trapping in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Asakawa, K., Abe, G., Kawakami, K.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 20130528-20130531
• [学会発表] A Gal4 driver resource for developmental biology and neuroscience in zebrafish (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K., Ailani, D., Asakawa, K., Lal, P., Tanabe, H., Miller, A.S., Muto, A., Yoshino, A.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 20130528-20130531
• [学会発表] Basement membrane integrity is required for axogenesis of cerebellar granule cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi, M., Yonemura, S., Asakawa, K., Kawakami, K., Takada, S., Shimizu, T., Hibi, M.
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 20130528-20130528
• [学会発表] The Zebrafish VIPLa mutant is defective in activating the Mauthner cells in the escape behavior
  • 著者名/発表者名: Asakawa, K.,and Kawakami, K.
  • 学会等名: 第３２回日本糖質学会年会
  • 発表場所: 大阪
• [学会発表] Beyond a retrovirus: a quest with a transposon
  • 著者名/発表者名: Kawakami, K.
  • 学会等名: Nancy Hopkins Lab Reunion Symposium
  • 発表場所: Cambridge, MA, USA
  • 招待講演