脊椎動物初期発生におけるオーガナイザー形成機構の解析

脊椎动物早期发育过程中组织者形成机制分析

基本信息

批准号：
11152220
负责人：
日比正彦
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Osaka 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：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11152220/
关键词：
dharma bozozok Nieuwkoopセンター Spemannオーガナイザー nodal dkk1 Wntシグナル頭部形成因子

项目摘要

脊椎動物の体軸形成においては、胞胚中期に形成されるNieuwkoopセンターとそれによって誘導されるSpem annオーガナイザーが重要な役割を果たしていると考えられている。我々が発現クローニング法によって単離したゼブラフイッシュdharma遺伝子は、胞胚中期移行直後に背側胚盤細胞およびその後背側卵黄多核層に限局して発現し、近接する胚盤細胞をSpem annオーガナイザーに誘導する活性を有している。本研究においては、dharma遺伝子が脊索・脊索前板等の中軸組織の形成異常を示す変異体bozozokの責任遺伝子であり、dharma遺伝子の欠損によりオーガナイザーの形成不全・頭部神経系欠損といった表現系を示すことを見いだしており、dharmaがNieuwkoopセンター形成・機能に必須であることを示している。また、dharma遺伝子5'上流解析より、dharma遺伝子は初期背側化に関与するWntシグナルによって調節されていることを明らかにした。さらに、アフリカツメガエル頭部形成因子Wnt阻害分子Dkk1のゼブラフィッシュcDNAを単離し、原腸胚中軸中内胚葉におけるdkk1の発現がdharmaに依存していることを見いだした。また、dkk1 RNAの強制発現により、dharma欠損による頭部神経・脊索欠損の表現型を抑制した。また、dharma遺伝子は、TGFβファミリー遺伝子であるnodal(cyclops,squint)と協調的に働き、オーガナイザー形成に働き、BMP阻害蛋白chordinや転写因子goosecoidの発現を調節していることを明らかにした。さらに、dharmaとnodal遺伝子を両方欠損した個体では頭部形成が強く阻害されており、dharmaとnodal遺伝子が協調的にWnt及びBMP阻害分子の発現を誘導し頭部形成に関与していると考えられる。

在脊椎动物体轴的形成中，在囊胚中期形成的Nieuwkoop中心和由它诱导的Spem组织器被认为发挥着重要作用。我们通过表达克隆分离得到的斑马鱼dharma基因，在中囊胚转变后立即在背侧盾片细胞和背侧卵黄多核层中局部表达，并诱导邻近的盾片细胞进入Spem和组织者。在这项研究中，我们发现dharma基因是突变bozozok的负责基因，该突变体表现出脊索和前脊索板等中轴组织的畸形，而dharma基因的缺失会导致组织者发育不良和颅神经等表型我们发现佛法对于 Nieuwkoop 中心的形成和功能至关重要。此外，对dharma基因5'上游的分析表明，dharma基因受Wnt信号调节，Wnt信号参与早期背化。此外，我们分离了斑马鱼非洲爪蟾头部形成因子Wnt抑制剂分子Dkk1的cDNA，发现dkk1在原肠胚中内胚层中的表达依赖于dharma。此外，dkk1 RNA的强制表达抑制了达摩缺陷引起的头神经和脊索缺陷表型。我们还发现，dharma 基因与 TGFβ 家族基因 nodal（独眼巨人、斜视）协同作用，在组织者形成中发挥作用，并调节 BMP 抑制蛋白 Chordin 和转录因子 goosecoid 的表达。此外，在缺乏 dharma 和 nodal 基因的个体中，头部形成受到强烈抑制，这表明 dharma 和 nodal 基因通过协同诱导 Wnt 和 BMP 抑制分子的表达来参与头部形成。