appendage形成のグランドプラン;魚類、鳥類、マウス交接器形成の分子進化

鱼类、鸟类和小鼠附肢形成的分子进化计划；

• 批准号: 14034247
• 负责人: 山田 源
• 金额: $ 4.35万
• 依托单位: Kumamoto University
• 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14034247/
• 关键词: 遺伝子; 進化; 交接器; 発生、分化; 外性器; 生殖; Fgf; ソニックヘッジホッグ; 動物

外性器はappendage(付属肢)の一つであり、四肢、外性器、fin(ヒレ)間で発生遺伝子カスケードを解析することは発生学研究として重要である。哺乳類体幹部から発生する胎児外性器形成プロセスにおいては、外性器伸長を亢進させる細胞増殖因子群が重要である。哺乳類外性器が体幹部よりいかに伸長、分化を遂げて形成されるかコンディショナルノックアウト法等を駆使することによって、Bmp等細胞増殖因子群の機能解析を行い、伸長に抑制的に作用するBmp遺伝子群が同定された。更に繊維芽細胞増殖因子(FGF)、Sonic Hedgehog(Shh)などが発生初期の形態形成制御シグナル分子として、外性器器官形成において重要であることが我々の解析で分かってきた。哺乳類マウス胚、魚類カタヤシ胚に加えて鳥類胚としてニワトリ胚交接器の形成過程において、即ち総排泄腔の形成過程においてShh遺伝子が発現することを見出した。興味深いことに鳥類においては一般的に交接器は襞(ヒダ)状構造としてのみ形成されるが、一部の鳥類(Duck;白鳥等)においてはよく発達した交接器が形成される。よく発達した鳥類胚においては総排泄腔形成に重要なShh遺伝子に加えて一部の細胞増殖遺伝子が総排泄腔の一部に特異的に発現することが見出された。交接器としての形態がダイバージしているものの、交接器をそもそも形成させるための発生場としての形作り、総排泄腔の形成等に必要な遺伝子、そして交接器として伸長させるために上皮に発現する遺伝子、更に上皮と間葉の相互作用の様式などについて解析した。哺乳類マウス胚、及び魚類胚、更に鳥類胚においてソニックヘッジホッグの重要性が示された。また上皮性のShh遺伝子と相互に制御する間葉性遺伝子としてマウス胚、魚類胚などにおいて種々の遺伝子が同定され、それらの類似性、相違性について今後マウス胚においてはコンディショナルノックアウト法などを用いた解析、魚類胚、鳥類胚においては我々が開発した新たな遺伝子導入法(ソノポレーション法)を駆使して遺伝子カスケード解析を進めて行く必要がある。

外生殖器是附属器之一，分析四肢、外生殖器和鳍之间的发育基因级联对于胚胎学研究具有重要意义。在哺乳动物躯干发育形成外生殖器的过程中，一组增强外生殖器伸长的细胞生长因子非常重要。哺乳动物的外生殖器是如何从躯干伸长和分化的，通过使用条件敲除方法，我们将分析Bmp等细胞生长因子的功能，并鉴定出抑制伸长的Bmp基因组。此外，我们的分析表明，成纤维细胞生长因子（FGF）和 Sonic Hedgehog（Shh）作为控制早期发育过程形态发生的信号分子，在外生殖器官的形成中发挥着重要作用。我们发现Shh基因在哺乳动物小鼠胚胎、鱼类鹿角胚胎、鸡胚胎的性器官形成过程中，即泄殖腔的形成过程中都有表达。有趣的是，在鸟类中，性器官通常仅形成为褶皱状结构，但在某些鸟类（例如鸭和天鹅）中，形成了发育良好的性器官。在发育良好的禽类胚胎中，除了对泄殖腔形成很重要的Shh基因外，还发现一些细胞增殖基因在泄殖腔的一部分中特异性表达。尽管性器官的形态有所不同，但首先是性器官形成、泄殖腔等形成所必需的基因，以及为了延长性器官而在上皮中表达的基因。分析了上皮和间质之间的相互作用模式。 Sonic Hedgehog 的重要性已在哺乳动物小鼠胚胎、鱼类胚胎甚至鸟类胚胎中得到证明。此外，在小鼠胚胎、鱼胚胎等中已鉴定出多种基因作为与上皮Shh基因相互调节的间质基因，我们将在小鼠胚胎中使用条件敲除方法来研究它们的异同是有必要进行的。充分利用我们在鱼类胚胎和鸟类胚胎中开发的新基因导入方法（声孔法）进行基因级联分析。

项目成果

荻野由紀子: "カダヤシ Gambusia affinis"細胞工学. 21・5. 522-523 (2002)

荻野由纪子：“Gambusia affinis” 21・5 522-523（2002）。

Suzuki, K. et al.: "Embryonic development of mouse external genitalia ; Insights into unique mode of organogenesis"EVOLUTION & DEVELOPMENT (Evo Dev). 4. 133-141 (2002)

Suzuki, K. 等人：“小鼠外生殖器的胚胎发育；深入了解器官发生的独特模式”进化

尾木秀直: "外生殖器の形態発生と異常"小児科診療. 65・10. 1665-1670 (2002)

小木秀直：“外生殖器官的形态发生和异常”儿科 65・10（2002）。

Suzuki, K. et al.: "Development of the mouse external genitalia ; Unique model of organogenesis"Kluwer Publisher (Baskin eds.). (in press).

Suzuki, K. 等人：“小鼠外生殖器的发育；器官发生的独特模型”Kluwer Publisher（巴斯金编辑）。