プラナリアとナメクジウオを用いた脳の形態進化と分子進化との連関の解析

利用涡虫和文昌鱼分析大脑形态进化与分子进化的关系

基本信息

批准号：
07265227
负责人：
阿形清和
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Himeji Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07265227/
关键词：
プラナリア脳頭部形態形成遺伝子ナメクジウオ進化

项目摘要

近年、種々の形態形成関連遺伝子(Otx,Emx,Pax,Wnt,BF-1,Tlx等)の発現パターンから脊椎動物の脳に分節構造があることが明らかにされてきた。しかし、いつごろ・どのようにして頭部領域において脳の分節構造が進化したか、また形態形成関連遺伝子の分子進化とどのように関連しているのかは未だ解明されていない。そこで、本研究では、プラナリアとナメクジウオを用いて、脳の形態学的観察を詳細に行なうとともに、それらの動物において脳の形態形成関連遺伝子がどこまで進化しているのかを明らかにすることを目的に研究を行った。本年度においては、(1)脳の形態学的な観察について〈プラナリア〉プラナリアの神経細胞に特異的に発現するPC2遺伝子のクローニングに成功し、これをプローブに用いたin situ hybridizationから、プラナリアの脳には形態的な分節構造があることを明らかにした。また、視神経に特異的な抗体を用いた解析から、眼の視神経が特定の分節に投射していることを明らかにした。すなわち、プラナリアにおいて、すでに形態的にも機能的にも脳に分節構造があることを示すことができた。〈ナメクジウオ〉中国の青島で採集したナメクジウオ胚を用いて、抗ニューロフィラメント抗体によってナメクジウオ神経系を解析したが、従来からいわれているようにナメクジウオ頭部の神経系に特に分節構造は見出されなかった。(2)脳の形態形成関連遺伝子のクローニングとその発現パターンの解析について〈プラナリア〉プラナリア頭部cDNAよりOtx,Otp,Plx,BF-1遺伝子のPCR断片をクローン化することに成功した。また、Otx遺伝子については、そのcDNA全長クローンをcDNAライブラリーよりクローニングにすることに成功した。現在全塩基配列の決定を行なっている。また、全長クローンをプローブに用いてのin situ hybridizationを行い発現部位の同定を行ったが、再現性の高い結果はまだ得られていない。〈ナメクジウオ〉ナメクジウオ胚のcDNAよりOtx,Emx,Tlx,Plx遺伝子のPCR断片のクローニングに成功した。PCR断片をプローブに用いてin situ hybridizationを行ったが明瞭なシグナルは得られなかった。以上の結果は、脳の分節構造とそれを制御すると考えられる形態形成関連遺伝子はプラナリアというかなり原始的な動物から獲得されていた可能性を示唆しており、脳の形態および機能の進化は、形態形成関連遺伝子の複雑化によって引き起こされたと考えるより、それらの遺伝子の支配下に新たな細胞増殖関連遺伝子や成長因子遺伝子群がリクルートされて脳の進化が行なわれてきたのではないかという考え方を提供した。

近年来，各种形态发生相关基因（OTX，EMX，PAX，WNT，BF-1，TLX等）的表达模式已表明脊椎动物的大脑中存在分段结构。但是，目前尚不清楚脑部区域中何时以及如何分段结构以及与形态发生相关基因的分子演化有何关系。因此，在这项研究中，我们使用Planaria和Slugfish对大脑的形态学观察进行了详细研究，并阐明了这些动物中与脑形态发生相关的基因演变的程度。在今年，（1）对大脑的形态学观察，我们成功克隆了PC2基因，该基因在平面神经元中专门表达，并以此为探针从原位杂交中，我们揭示了平面的大脑具有形态学的分段结构。此外，使用特定于视神经的抗体的分析表明，眼睛中的视神经投射到特定段上。换句话说，可以证明在平面中，大脑在大脑中已经存在分段结构。 <slugfish>使用抗神经丝抗体分析了Slugfish神经系统，该抗体使用在中国Qingdao收集的Slugfish Embryos，但是在Slugfish头的神经系统中未发现特定的节段结构，如前所述。（2）在大脑中形态发生相关的基因的克隆及其表达模式的分析，我们成功地克隆了来自平面头cDNA的OTX，OTP，PLX和BF-1基因的PCR片段。此外，对于OTX基因，将全长cDNA克隆成功从cDNA文库克隆。当前正在确定整个基础序列。此外，使用全长克隆作为探针来识别表达位点的原位杂交，但尚未获得高度可重复的结果。 OTX，EMX，TLX和PLX基因的<slugfish> PCR片段成功地从Slugfish胚胎的cDNA克隆。使用PCR片段作为探针进行原位杂交，但没有获得明确的信号。以上结果表明，被认为调节它们的大脑的节段结构以及与形态发生相关的基因可能是从一种称为Planaria的相当原始的动物中获取的，而不是认为脑形态和功能的演变是由形态学相关基因的复杂性引起的，而不是由形态学相关的基因引起的，而不是新的脑子对基因的发展，而不是由脑部扩增的基因来控制这些基因，这些基因是这些基因的发展，这些基因一直是这些基因的生长，而这些基因是这些基因的发展。进化。