Spemannオーガナイザー及び頭部神経形成機構の解析

Spemann组织器及头神经形成机制分析

基本信息

批准号：
12026223
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：
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-12026223/
关键词：
dharma bozozok Wnt β-catenin nodal関連遺伝子 chordin dickkopf1 Nieuwkoopセンター

项目摘要

脊椎動物の体軸形成のためのプログラムは、受精直後より開始している。魚類・両生類におていは、卵黄植物極に存在する背側決定因子が微小管側に乗って背側胚盤に移動し、Wnt/β-cateninシグナル伝達経路を活性化することで背側化プログラムが開始すると考えられている。Wnt/β-catenin経路は、背側特異的接合遺伝子の転写を制御することで、胞胚背側化センター(Nieuwkoop センター)及びそれによって誘導される原腸背側オーガナイザー(Spemann オーガナイザー)の形成を引き起こす。我々は、ゼブラフィッシュのNieuwkoopセンターの形成・機能に関与する遺伝子dharma及びその変異体bozozokに関して研究を行ってきた。本研究においては、dharmaの転写調節機構の解析を行い、dharmaが背側化決定因子の下流のWnt/β-catenin経路で制御されていること、dharma染色体遺伝子上流領域にあるTcf/Lef結合配列が必須であることを見出した。また、dharmaは、もう一つのNieuwkoopセンター活性を有するNodal関連遺伝子と協調的に働き、オーガナイザー誘導・頭部中枢神経形成に関わっていることを明らかにした。さらに、dharma依存性のオーガナイザー遺伝子chordinの発現には、Nodalの関与が低いことを見出すとともに、chordinプロモーター上のDharma反応性領域を決定した。一方、オーガナイザー遺伝子dickkopf1(dkk1)は、dharma及びnodal関連遺伝子の両方に依存していること、dkk1の強制発現によりbozozokの変異形質である頭部欠損・脊索形成不全が回復することを見出した。さらに、dkk1強制発現胚を用いたcDNAサブトラクションにより、前脳特異的に発現する新規遺伝子fez-likeとそのマウス相同遺伝子を同定した。

脊椎动物体轴形成的程序在受精后立即开始。在鱼类和两栖动物中，存在于卵黄植物极的背侧决定簇移动到微管上的背侧盾片并激活Wnt/β-连环蛋白信号通路，导致背侧化程序将启动。 Wnt/β-catenin 通路通过调节背侧特异性合子基因的转录来诱导囊胚背侧化中心（Nieuwkoop 中心）及其诱导的原肠胚背侧组织者（Spemann 组织者）的形成。我们一直在对基因 dharma 及其突变体 bozozok 进行研究，该基因参与斑马鱼 Nieuwkoop 中心的形成和功能。本研究分析了dharma的转录调控机制，发现dharma受背侧化决定簇下游的Wnt/β-catenin通路调控，并且dharma染色体基因上游区域的Tcf/Lef结合序列发现 Wnt/β-连环蛋白途径是必需的。我们还发现，dharma 与 Nodal 相关基因协同工作，后者具有另一个 Nieuwkoop 中心活性，并参与组织者诱导和头部中枢神经形成。此外，我们发现Nodal较少参与dharma依赖性组织者基因chordin的表达，并且还确定了chordin启动子上的Dharma反应区。另一方面，我们发现组织者基因 dickkopf1 (dkk1) 依赖于 dharma 和 nodal 相关基因，并且 dkk1 的强制表达可以恢复 bozozok 突变特征的头部缺陷和脊索形成缺陷。此外，通过使用强制表达 dkk1 的胚胎进行 cDNA 消减，我们鉴定了一种新的基因 fez-like，该基因在前脑中特异性表达，及其小鼠同源物。