ヒレから四肢への進化における鰭条/指骨格のTuringパターン共通性の解明

阐明从鳍到四肢进化过程中鳍射线/数字骨骼的常见图灵模式

基本信息

批准号：
20J21314
负责人：
田中祥貴
金额：
$ 1.98万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21314/
关键词：
胸ビレ真骨魚類形態進化脊椎動物ゼブラフィッシュ fin to limb

项目摘要

今年度は研究計画の初期において進めていた真骨魚類の胸鰭骨格における形態比較の結果をまとめた論文を出版した。また、前年度の（２）Shh・Hox遺伝子の活性と機能に焦点を当て、ゼブラフィッシュにおける変異体の作製を行い、その対鰭に対する影響を観察した。まず、Shhを含むHedgehogシグナルを抑制している遺伝子の機能をCRISPR-Cas9を用いて欠損したところ、２対の対鰭に対してそれぞれ担鰭骨数の増加が観察された。この変異体における胸鰭の発生過程の観察を行ったところ、前後軸に沿った中央領域において担鰭骨数が特異的に増加していることが明らかになった。また、この遺伝子の欠損による影響は対鰭骨格にとどまらず、正中鰭、特に尾鰭において担鰭骨数の領域特異的な増加を促した。以上の結果から、真骨魚類の対鰭においても他の脊椎動物の有対付属肢と同様に前後軸に沿った骨格の特定化が行われている可能性、およびHedgehogシグナルへの応答能が正中鰭の段階で既に確立されていた可能性が示唆された。また、初めに計画していたチューリングパターンによる形態形成を、Bmp・Wntシグナルにて見出す試みは失敗したが、上記の担鰭骨数の増加を示す胸鰭における分岐状の構造が形成されることから、魚類の軟骨性骨領域において何らかのシグナルがチューリングパターン様のメカニズムを担っている可能性が考えられる。以上の結果と前年度の成果をもとに、現在学術論文を執筆中である。

今年，我们发表了一篇论文，总结了我们在研究项目之初就一直在进行的硬骨鱼胸鳍骨骼形态比较的结果。此外，我们在前一年重点研究了（2）Shh/Hox基因的活性和功能，在斑马鱼中创建了突变体，并观察了它们对成对鳍的影响。首先，当我们使用 CRISPR-Cas9 删除抑制 Hedgehog 信号（包括 Shh）的基因功能时，我们观察到两对鳍中的小梁鳍骨数量增加。对该突变体胸鳍发育过程的观察发现，胸鳍骨的数量在沿前后轴的中央区域特别增加。此外，该基因缺失的影响不仅限于成对的鳍骨架，还促进了中鳍，尤其是尾鳍中石蜡骨数量的区域特异性增加。上述结果表明，硬骨鱼的成对鳍可能具有沿着前后轴的专门骨骼，类似于其他脊椎动物的成对附肢，并且可能具有对刺猬信号做出反应的能力，这表明它可能已经在刺猬信号中建立起来。中鳍阶段。此外，虽然原本计划利用Bmp/Wnt信号基于图灵模式发现形态发生的尝试失败了，但发现胸鳍中的分支结构已经形成，这表明上述鳍骨数量的增加人们认为，某种信号可能是鱼类软骨骨区域中类似图灵模式的机制的原因。根据以上结果和上一年的结果，我目前正在写一篇学术论文。