原索動物・ナメクジウオ類の初期発生メカニズムの解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580715
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 安井 金也 熊本大学, 発生医学研究センター, 助教授 (70191111)
• Keywords: ナメクジウオ / 胚葉形成 / 体軸形成 / 母性因子 / FGFレセプター / Sox遺伝子 / β-カテニン / nodal遺伝子

Research Abstract

これまでにβ-Catenin蛋白、T-brain/eomesodermin(T-Br/eomes), nodal, FGFreceptor mRNAが母性発現していることが確認できた。これらの初期原腸胚までの分布は、ホヤやツメガエルとは異なり、第1卵割開始までに動物極側に集中するが、急激な局在化は起こらない。その後、T-bra/eomes以外は動物植物軸を基準にして非対称分布をする。しかし、遺伝子発現によって胚の極性がわかる時期より少し前に、これらの母性因子の分布の局在性は認めにくくなる。特にβ-Cateninについて詳しく調べた結果、第1分裂から非対称性が現れ、32細胞期まで確認された。その後、胞胚期では核内への移行が起こるが、脊椎動物と違い全細胞にそれが認められた。ところが、背側特異的遺伝子が発現するのとほぼ同じ頃には、背側の細胞で高濃度の分布を示した。LiCl処理により、初期原腸胚期の核内β-Cateninの分布を動物極側に移動させることができるが、それらの個体ではgsc, hlx3,otxの発現領域が変わり、形態的にも放射相称的であるが、hnf3およびptxで確認した背腹、左右両軸は正常であった。これらの結果は、ナメクジウオでは発生の極めて早い時期から脊椎動物と違った分子機構が働いていることを示唆する。FGFreceptor mRNAの発現はFGF受容体がその領域で機能していることを示唆するため、SU5402処理を行った。若い胚での処理ほど影響が大きかった。影響の強い個体は前後の伸長が著しく阻害されたが、脊索と神経索の形成は阻害されなかった。前方領域に特異的な形成異常も認められなかったので、原腸胚でのFGFreceptor mRNAの発現は前方領域の形成に大きな影響を持つとは考えられない。また、現在、初期内胚葉指標遺伝子の単利を急いでいるが、これまで、1つのsox遺伝子を単利して、その性質を推測されるアミノ酸配列および発現パターンで確認したところ、配列はsox4/11/12に似ていた。発現は初期の原腸で見られるものの、その発現は弱く指標遺伝子にはならない、しかし、初期神経系形成で特異的発現をすることから、神経系の識別には有効である。

Research Products

• [Publications] Satoh, G, Takeuchi, J, Yasui, K, Tagawa, K, Saiga, H, Zhang, PJ, Satoh, N: "Amphi-Eomes/Tbr. An Amphioxus cognate of vertebrate Eomesodermin and T-brain1 genes whose expression pattern reveals evolutionarily distinct domain in amphioxus development"Journal of Exprimental Zoology (Molecular Development and Evolution). 294. 136-145 (2002)
• [Publications] Wang, Y, Zhang, PJ, Yasui, K, Saiga, H: "Expression of BbIhx3, a LIM-homeobox gene, in the development of amphioxus, Branchiostoma belcheri tsingtauense"Mechanisms of development. 117. 315-319 (2002)
• [Publications] Fujii, H, Nagai, T, Shirasawa, H, Doi, J, Yasui, K, Nishimatsu, S, Takeda, H, Sakai M: "Anteroposterior patterning in Xenopus embryos : Egg fragment assay system reveals a synergy of dorsalizing and posteriorizing embryonic domains"Developmental Biology. 252. 15-30 (2002)
• [Publications] Yasui, K, Li, G, Wang, Y, Saiga, H, Zhang, P, Aizawa, S: "β-Catenin in early development of the lancelet embryo indicates specific determination of embryonic polarity"Development, Growth and Differentiation. 44. 467-475 (2002)
• [Publications] Shu, DG, Conway Morris, S, Han, J, Zhang, ZF, Yasui, K, Janvier, P, Chen, L, Zhang, XL, Liu, JN, Li, Y, Liu, HQ: "Head and backbone of the early Cambrian vertebrate Haikouichthys"Nature. 421. 526-529 (2003)
• [Publications] Shu, DG, Conway Morris, S, Zhang, ZF, Liu, JN, Han, J, Chen, L, Zhang, XL, Yasui, K, Li, Y: "A new species of yunnanozoan with implications for deuterostome evolution"Science. 299. 1380-1384 (2003)