古典的Wntシグナルによるショウジョウバエ消化管の左右非対称な形態形成機構の研究

经典Wnt信号传导研究果蝇胃肠道不对称形态发生机制

• 批准号: 11J09680
• 负责人: 黒田 純平
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Osaka University (2012)Tokyo University of Science (2011)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2012
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09680/
• 关键词: ショウジョウバエ; Wntシグナル; 左右非対称性; 消化管

私の所属する研究室では、無脊椎動物の左右非対称性形成機構を理解するために、遺伝的手法が駆使できるモデル生物であるショウジョウバエの消化管の左右非対称性に注目し、研究を行ってる。私はこの研究において、Wntシグナルがショウジョウバエ胚消化管前方部の左右非対称性形成に重要な役割を果たしていることを明らかとした。しかしながら、生物の左右非対称性形成におけるWntシグナルの機能については理解がすすんでいない。ショウジョウバエ胚消化管前方部の左右非対称性形成における、Wntシグナルの機能を明らかとするために、交付申請書の研究実施計画にしたがって以下の内容について調べた。消化管前方部の左右非対称性形成にWntシグナルが必要であることから、消化管前方部におけるWntシグナルの活性化が左右非対称である可能性が考えられた。これを調べるために、Wntシグナルの標的遺伝子であるfrizzled3(fz3)のエンハンサー領域にlacZを組み込んだトランスジーンを、野生型胚に持たせ、lacZ遺伝子の発現について調べた。この結果、消化管前方部におけるlacZの発現に左右非対称性は観察されなかった。このことから、Wntシグナル自体に左右非対称性はなく、Wntシグナルはその他の左右非対称性形成因子の活性を調節している可能性が考えられた。また、共同研究者によって、消化管前方部の左右非対称性形成には、Wntシグナルの他にJNKシグナルや、アクチン細胞骨格と相互作用するMyosinIIが重要な役割を果たすことが明らかとされている。そこで、JMKシグナル構成因子であるpuckerdのエンハンサー領域にGFPを組み込んだレポータージーンをWnt4突然変異系統に持たせ、GFPの発現について調べたが、Wnt4突然変異系統胚におけるGFPの発現レベルは野生型胚と比較して変化はなかった。これらの結果から、消化管前方部の左右非対称性形成において、WntシグナルとJNKシグナルは、それぞれ独立に機能していることが示唆された。次に、WntシグナルとMyosinIIとの関係を調べるために、Wnt4突然変異体胚において、MyosinIIの活性化を調節するRho kinaseの活性化型遺伝子を強制発現させたときの消化管前方部の左右非対称性を観察した。その結果、Rhokinaseの活性化型を強剃発現したWnt4突然変異体胚では、消化管前方部の左右非対称性の異常が亢進していた。このことから、消化管前方部の左右非対称性形成において、Wnt4によるMyosinIIとアクチン細胞骨格の調節が重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

在我的实验室中，我正在研究果蝇的胃肠道不对称性，果蝇是一种模型生物，可以使用遗传技术来了解无脊椎动物中不对称形成的机制。在这项研究中，我揭示了Wnt信号在果蝇胚胎胃肠道前部的不对称形成中起重要作用。但是，对生物体中Wnt信号形成中Wnt信号的功能尚无了解。为了阐明Wnt信号在果蝇胚胎消化道前部形成不对称性中的功能，根据赠款申请的研究实施计划，研究了以下内容。由于Wnt信号是在胃肠道前部形成不对称性的，因此被认为是胃肠道前部中Wnt信号的激活可能是不对称的。为了研究这一点，给对野生型胚胎进行了转基因，该转基因将LACZ掺入了Frizzled3的增强子区域（FZ3），一个用于Wnt信号的靶基因，并检查了LACZ基因的表达。结果，在胃肠道前部的LACZ表达中未观察到不对称性。这表明Wnt信号本身没有不对称性，Wnt信号可能调节其他不对称形成因子的活性。除WNT信号外，与肌动蛋白细胞骨架相互作用的JNK信号和肌球蛋白II在前胃肠道的不对称形成中起着重要作用。因此，将GFP纳入JMK信号组成因子Puckerd的增强子区域的记者基因被用来提供Wnt4突变线与掺入GFP的记者基因，并且研究了GFP的表达，但是与Wnt4 Mutant Embryo中的GFP表达水平相比，GFP的表达水平与Wild-Embryos相比没有更改。这些结果表明，Wnt信号和JNK信号在前胃肠道的不对称形成中独立起作用。接下来，为了研究Wnt信号和肌球蛋白II之间的关系，当调节肌球蛋白II激活的Rho激酶的活化基因被迫在Wnt4突变体中表达时，我们观察到胃肠道前肠道的不对称性。结果，在剃光了革命酶的活化形式的Wnt4突变胚胎中，前胃肠道的异常被增强了。这表明Wnt4诱导的肌球蛋白II和肌动蛋白细胞骨架的调节可能在胃肠道前肠道中的不对称形成中起重要作用。

项目成果

Wnt signal plays an essential role in the left-right asymnetric developnent of the enbryonic gut in Drosophila

Wnt信号在果蝇胚胎肠道左右不对称发育中发挥重要作用

• 发表时间: 2012
• 作者: Junpei Kuroda;Mitsutoshi Nakamura;Masashi Yoshida;Haruka Yamamoto;Takaaki Maeda;Kiichiro Taniguchi;Naotaka Nakazawa;Ryo Hatori;Akira Ishio;Ayumi Ozaki;Shunsuke Shimaoka;Tamiko Ito;Hironao Iida;Takashi Okumura;Reo Maeda;Kenji Matsuno;藤永 貴久;金子博;Junpei Kuroda
• 通讯作者: Junpei Kuroda