2018 Fiscal Year Annual Research Report
Signal transduction that controls gene expressions in the adult rudiment of echinoderms
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16K07368
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
山口 正晃 金沢大学, 生命理工学系, 教授 (60182458)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 棘皮動物 / 成体原基 / 外胚葉 / 半索動物 / 襟 / FGFシグナリング / 中胚葉誘導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半索動物(ギボシムシ)と棘皮動物(ウニやヒトデ)は姉妹群（歩帯動物）を構成し、三体腔性の幼生期を共有する。半索動物は幼生の体腔プランと外胚葉を成体へと引きつぐ。一方、棘皮動物は幼生の左側にできる中胚葉性の水腔および左後体腔とそれを被う羊膜外胚葉からなる成体原基の中で五放射体制をつくり、成体へと変態する。棘皮動物の放射線（歩帯）は、水腔から伸長する放射水管とそれを覆う歩帯外胚葉からなる。棘皮動物のこの特異なボディープランの進化は、未だに動物学の謎として残っている。本研究の目標は、歩帯外胚葉の進化的起源と成体原基形成の分子機構を解明することである。
ウニ成体原基の口側外胚葉は、幼生の左側外胚葉から陥入する羊膜外胚葉に由来する。半索動物の外胚葉の前後軸そったパターン化の分子機構と脊椎動物の中枢神経系の前後軸にそった領域化の分子機構は高度に保存されている。この保存された転写因子群とシグナル分子群をコードする遺伝子発現を前後軸にそった分子登記として比較することによって、(1) ウニの五放射の歩帯外胚葉とギボシムシの襟外胚葉は相同であり、(2) 棘皮動物の放射線は、歩帯動物共通祖先の前後軸の重複ではなく、半索動物翼鰓類の触手器官のような付属突起であると結論した。
棘皮動物の成体原基形成は、羊膜外胚葉と水腔との接触によって開始する。羊膜外胚葉においてfgf8/17/18が、水腔中胚葉においてfgfaが、その両者においてfgfr1が発現することに注目して、CRISPR/Cas9システムによってfgf8/17/18あるいはfgfaをノックアウトした幼生の成体原基を三次元像再構築とマーカー遺伝子発現から解析した。外胚葉fgf8/17/18が水腔中胚葉とそこでのfgfa発現を誘導し、水腔fgfaが放射水管伸長とそれを被う歩帯外胚葉を特異化するモデルを提唱する。
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Research Products
(4 results)
