| 研究課題/領域番号 |
25291086
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
田中 幹子 東京工業大学, 生命理工学研究科, 准教授 (40376950)
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| 研究分担者 |
黒川 大輔 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (40342779)
村上 安則 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (50342861)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 発生分化 / 進化 / 形態進化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、海で生活していた古代脊椎動物の一部が陸にあがった際に、その対鰭を四肢へと劇的に進化させたプロセスを明らかにすることを目的としている。平成26年度までに、我々は、1）対鰭と四肢の骨格、筋肉、
及び神経の形成過程におけるパターンの比較、2）骨格、筋肉、および神経パターンの変化の原因となる遺伝子候補の探索を行い、さらに、骨格パターンと神経パターンの変化については、3) 原因遺伝子の発現の変化の要因についての探索も進行中である。骨格パターンの変化については、軟骨魚類板鰓類と全頭類の胚の胸鰭の発生過程を四肢動物の肢芽の発生パターンと比較し、前後軸方向のパターン形成プロセスに大きな違いがあることを見いだした。そこで、鰭と肢芽の前後軸方向のパターンの違いを生み出している考えられた候補遺伝子について、原因ゲノム領域を探索し、ニワトリ胚の肢芽を用いて機能解析したところ、数10 bp の範囲に絞り込むことに成功した。神経パターンについては、羊膜類、両生類、軟骨魚類について、鰭/四肢の外部形態と神経形態の相関関係を理解するために、複数種の胚の鰭/四肢における神経発生のプロセスを比較しているところである。その結果、少なくとも羊膜類の四肢については、神経ガイダンス因子のSema3A の発現領域が、肢芽の発生の初期では共通しているものの、発生が進むにつれ、種ごとに大きくパターンが変化していくこと、および Sema3A の発現パターンは神経の走行と相補的であることを明らかにしている。筋肉パターンについては、軟骨魚類胚を用いて、複数の筋形成マーカーの発現パターンを解析しているところである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
本年度の目標は、対鰭から四肢への進化の過程における骨格、筋肉、および神経パターンについて、発生過程の比較解析、変化の原因となる遺伝子候補の探索に加えて、原因遺伝子の発現の変化の要因を探索していくことであった。まず、骨格パターンについては、すでに鰭から四肢への変化を引き起こした原因遺伝子を同定し、その発現パターンの違いを引き起こした原因ゲノム領域を数10 bp の範囲にまで絞り込むことに成功している。次に、神経パターンについても、軟骨魚類、両生類、羊膜類について、鰭/四肢の神経パターンの発生プロセスについて比較解析し、少なくとも羊膜類については、反発性の軸索ガイダンス因子 Sema3A の発現パターンが発生に伴い多様に変化することを確認している。また、筋肉パターンについても、軟骨魚類胚を用いて、複数の筋芽細胞マーカーの発現パターンを解析しているところである。これらのことから、現在までの達成度は、当初の計画以上に進展しているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成26年度までの研究は、当初の計画以上に進展しているので、大幅な計画の変更はない。骨格パターンの変化については、当初の計画以上に進展しており、初年度のうちにパターンの変化を説明できる原因遺伝子が見つかっただけでなく、原因遺伝子の発現パターンを変化させた原因ゲノム領域を数 10 bp の範囲にまで絞り込むことに成功している。今後は、平成26年度１月に発表されたゾウギンザメのドラフトゲノムの情報なども有効に利用して、有力な候補遺伝子について、機能解析や原因ゲノム領域の同定を進めて行く予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
ゾウギンザメのゲノムデータベースに加えて、トラザメのゲノムが読まれたので、ゲノム情報を必要とする研究を、来年度以降にも続けることにしたため。
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| 次年度使用額の使用計画 |
来年度以降には、サメゲノムのより詳細な情報が得られると思われるので、それらの情報を活用した機能解析等に充てる予定である。
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