分節時計の周期を変える

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24657153
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 影山 龍一郎 京都大学, ウイルス研究所, 教授 (80224369)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 分節時計 / イントロン / Hes7 / 発現振動 / 数理モデル / negative autoregulation / 体節 / 椎骨

研究概要

体節はマウスでは約２時間毎に形成されるが、この周期的な過程は分節時計によって制御される。我々は、分節過程では転写抑制因子Hes7がnegative autoregulationを介して自律的に振動すること、Hes7によって多くの下流因子の発現も振動すること、さらにHes7の発現が振動しなくなると体節は癒合し、体節由来の組織である椎骨や肋骨も癒合することを明らかにしてきた。さらに、この分節時計におけるHes7の発現振動は微分方程式を用いた数理モデルで表され、この数理モデルから、Hes7が適度なタイミングでnegative autoregulationすることが、２時間周期の発現振動に必須であると予測された。Hes7遺伝子には３つのイントロンがあり、このイントロンの転写およびスプライシングに約20分かかっていたが、５分早くnegative autoregulationが起こると、数理モデルからは発現振動が加速化することが予想された。そこで、Hes7遺伝子のイントロン数を削減してnegative autoregulationのタイミングを変えることによって分節時計の周期がどのように変化するのかを解析した。その結果、Hes7遺伝子のイントロン数を２個にしてもほとんど影響は見られなかったが、１個にした場合、５分早くnegative autoregulationが起こり、分節時計のリズムが速くなった。さらに、頚部から上位胸部の体節数が増加し、この領域の椎骨数も増加した。 すなわち、数理モデルの予測が正しいことが明らかになった。したがって、Hes7 遺伝子におけるイントロンの正常な数が分節時計の正常な周期に重要であることが示され、Hes7 遺伝子は分節時計の周期形成に中心的な役割を担うことが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Accelerating the tempo of the segmentation clock by reducing the number of introns in the Hes7 gene (2013)
  • 著者名/発表者名: Harima, Y., Takashima, Y., Ueda, Y., Ohtsuka, T., and Kageyama, R.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 3 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2012.11.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oscillatory links of Fgf signaling and Hes7 in the segmentation clock. (2013)
  • 著者名/発表者名: Harima, Y., and Kageyama, R.
  • 雑誌名: Current Opinion in Genetics Development 巻: 23 ページ: in press
  • DOI: 10.1016/j.gde.2013.02.005
  • 査読あり
• [学会発表] Ultradian oscillations in somitogenesis and neurogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kageyama, R.
  • 学会等名: The 10th NIBB-EMBL Symposium 2013
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20130317-20130319
  • 招待講演
• [学会発表] Accelerating the tempo of the segmentation clock by reducing the number of introns in the Hes7 gene (2013)
  • 著者名/発表者名: Harima, Y., Takashima, Y., Ueda, Y., Ohtsuka, T., and Kageyama, R.
  • 学会等名: CDB Symposium 2013
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 20130304-20130306
• [学会発表] Accelerating the tempo of the segmentation clock by reducing the number of introns in the Hes7 gene (2012)
  • 著者名/発表者名: Harima, Y., Takashima, Y., Ueda, Y., Ohtsuka, T., and Kageyama, R.
  • 学会等名: 第３５回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20121211-20121214
• [学会発表] Hes oscillations in somitogenesis and neurogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kageyama, R.
  • 学会等名: Swiss Japanese Developmental Biology Meeting
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20121105-20121108
  • 招待講演
• [学会発表] Ultradian rhythms in somite segmentation and other biological events. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kageyama, R.
  • 学会等名: BSDB/BSCB/JSDB Joint Spring Meeting
  • 発表場所: Warwick, UK
  • 年月日: 20120415-20120418
  • 招待講演
• [備考] Hes7遺伝子のイントロン削減による分節時計の加速化
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/news_data/h/h1/news6/2012/121207_1.htm
• [備考] Accelerating the tempo of the segmentation clock
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/en/news_data/h/h1/news6/2012/121207_1.htm
• [備考] Hes7遺伝子のイントロン削減による分節時計の加速化
  • URL: http://www.virus.kyoto-u.ac.jp/about/y2012/kageyama20121226.html