脊椎動物神経冠におけるHox遺伝子発現進化の分子メカニズムの解明

阐明脊椎动物神经嵴Hox基因表达进化的分子机制

基本信息

批准号：
12026219
负责人：
和田洋
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12026219/
关键词：
Hox エンハンサー AP2 ナメクジウオホヤ神経冠レチノイン酸

项目摘要

脊椎動物においてHox遺伝子がどのようにして神経冠やプラコードでの新たな発現を獲得したかを調べた。AmphiHox1の3'側にあるDNA断片1Aにはレチノイン酸からのシグナルに応答し、神経冠及び神経管での発現を活性化するエレメントがあることがわかっていた。したがって、神経冠での新しい発現の獲得は、レチノイン酸に応答するシステムが神経冠で新たな機能を獲得したことによって進化したと考えられた。一方、AmphiHox3の5'側にはレチノイン酸に応答して神経管でのみ発現を活性化するエレメントがあることから、神経冠での新しい発現は単純にレチノイン酸レセブターが神経冠での機能を獲得した結未ではなく、レチノイン酸レセプターと協同して発現を制御する別の因子が複数あり、そのうちの二つが脊椎動物で神経冠での発現の制御にリクルートされたと考えられる。このような因子の候補に、脊椎動物のHoxa-2の神経冠での特異的な発現に関わうているAP2が挙げられる。このAP2がホヤやナメクジウオでもHox遺伝子の制御に関わっていれば、AP2の神経冠での新たな発現の進化がHox遺伝子の神経冠での新しい発現を可能にしたと考えられる。そこで、ホヤのAP2遺伝子を単離し、発現を詳細に調べたところ、この遺伝子の発現は原腸胚期に表皮全体で始まり、神経管が閉じてくるに従って神経管と接する表皮で発現が活性化されることがわかった。この発現パターンは神経冠の起源がホヤの神経管に接する表皮にあるという仮説を支持する。しかし、Hox遺伝子の発現とはほとんどオーバーラップしないととから、Hox遺伝子の発現に関わっているとは考えにくく、別の因子が神経冠の新しい発現に関わっていると結論された。

我们研究了 Hox 基因如何在脊椎动物的神经嵴和基板中获得新的表达。发现 AmphiHox1 3' 侧的 DNA 片段 1A 含有一种对视黄酸信号做出反应并激活神经嵴和神经管表达的元件。因此，神经嵴中新表达的获得被认为是由于系统神经嵴中获得了对视黄酸作出反应的新功能而进化的。另一方面，由于 AmphiHox3 的 5' 侧有一个元件仅在神经管中响应视黄酸激活表达，因此神经嵴中的新表达仅仅意味着视黄酸受体在神经管中获得了功能。还有其他几个因子与视黄酸受体配合来控制表达，其中两个似乎已被招募来控制脊椎动物神经嵴的表达。这种因子的候选者是 AP2，它参与脊椎动物神经嵴中 Hoxa-2 的特异性表达。如果AP2也参与海鞘和文昌鱼中Hox基因的调节，那么神经嵴中AP2新表达的进化将使得Hox基因在神经嵴中新表达成为可能。因此，我们分离了海鞘AP2基因并详细研究了其表达，发现该基因在原肠胚阶段开始在整个表皮中表达，并且随着神经管的关闭，在与神经管接触的表皮中表达被激活我发现它会完成。这种表达模式支持神经嵴起源于邻近海鞘神经管的表皮的假设。然而，由于与Hox基因表达几乎没有重叠，因此这不太可能参与Hox基因表达，并得出结论：神经嵴中的新表达涉及另一个因素。