鳥類前肢の指の本数・アイデンティティーの決定メカニズム

确定鸟类前肢手指数量和身份的机制

• 批准号: 12J06235
• 负责人: 野村 直生
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06235/
• 关键词: 指の本数; 発生; 鳥類; AER; 細胞死; ANZ; 四肢; 形態形成; 指; 翼; 恐竜; 進化

本年度は、鳥類の前肢(翼)の指の本数を3本にする発生メカニズムの解明を中心に研究を進めていくことにした。具体的には、①鳥類前肢の指の本数を決定している分子メカニズムの解明②ANZでの細胞死抑制③国内外での学会発表と、本研究に関する論文作成以上の3つを研究実施計画として設定した。①については、BMPシグナリング経路を抑制する特定のタンパク質であるNOGGINタンパク質の添加を行った。しかし、指の本数の変更という、予測した結果が得られなかったため、研究を中止した。また、"BMPシグナリングの下流因子であるリン酸化smadの状態を、3本指の翼と4本指の足とで比較していくといった実験"については行わなかった。②については、研究実施計画に記載したBrdUとZ-VADに加え、Pifithrin-αという細胞死抑制剤を用いた。BrdU、Z-VAD、Pifithrin-αを様々な濃度と効果時間でニワトリ胚に滴下した。しかし、多くのニワトリ胚がこれらの薬剤に作用させた後に致死となった。生存したニワトリ胚も、ANZでの細胞死は抑制されておらず、指の本数の変更も見られなかった。③については、国内学会で1つ発表を行い、国際雑誌で1本の論文を発表した。また、大学院の研究の締めくくりとして、博士論文を作成した。この他、研究実施計画に記載した内容とは別に、④ニワトリ前肢では、ANZとは別に、AERという組織でも非常に早い時期から細胞死が起こることを示した。そして、⑤3本指のニワトリ前肢は4本指のニワトリ後肢よりも指を形成する領域が小さく、それはAERの前側が退縮していく現象に起因することを、定量的なグラフを用いて示した。④と⑤の結果については国際雑誌、博士論文内で発表している。

今年，我们决定继续进行研究，重点是阐明鸟类发展的机制，这些机制使前肢（机翼）中的手指数量达到三个。具体而言，制定了三个研究实施计划：1）阐明确定鸟类前肢中手指数量的分子机制，2）在国内和国际上抑制细胞死亡，3）在国内和国际上的介绍，以及3）3）3）3）3）3）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5） 5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5） 5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5）5） 5）5）5）5）5）关于①，noggin蛋白，一种抑制BMP信号通路的特定蛋白。但是，该研究被取消了，因为无法获得手指数量变化的预测结果。此外，没有进行任何实验，该实验比较了三个脚趾的机翼和四个脚趾的脚之间的磷酸化SMAD的状态（BMP信号的下游因子）。关于2，除了研究计划中描述的BRDU和Z-VAD外，还使用了称为pifithrin-α的细胞死亡抑制剂。将BRDU，Z-VAD和PIFITHRIN-α滴为各种浓度和效果持续时间的鸡肉胚胎。但是，许多鸡胚胎在对这些特工作用后变得致命。幸存的鸡肉胚胎也没有抑制ANZ中的细胞死亡，也没有显示手指数的任何变化。关于③，在国内学术会议上发表了一篇论文，并在国际杂志上发表了一篇论文。他还完成了博士学位论文，以结束他的研究生学习。除了研究实施计划中描述的内容外，还显示出细胞死亡发生在鸡肉前肢的早期，除了ANZ外，在称为AER的组织中。 ⑤三指鸡肉前肢的手指形成面积比四指鸡肉后肢较小，这是由于AER前侧的回缩现象所致。 ④和⑤的结果已在国际期刊和博士论文中发表。

项目成果

Development of dinosaur/avian-specific traits in limb skeletal pattern-A perspective of dinosaur embryology-.

恐龙/鸟类肢体骨骼模式特有特征的发展——恐龙胚胎学的视角——。

• 发表时间: 2012
• 作者: Keisuke Harigaya;Ayuki Kamada;Masahiro Kawasaki;Kyohei Mukaida and Masaki Yamada;野村直生;羽成泰貴;Keisuke Harigaya and Masahiro Ibe;田村宏治
• 通讯作者: 田村宏治

Developmental study for difference in the number of digits in chicken limbs.

鸡四肢数字差异的发育研究。

• 发表时间: 2012
• 作者: Keisuke Harigaya;Ayuki Kamada;Masahiro Kawasaki;Kyohei Mukaida and Masaki Yamada;野村直生;羽成泰貴;Keisuke Harigaya and Masahiro Ibe;田村宏治;羽成泰貴;Keisuke Harigaya and Tsutomu T. Yanagida;田村宏治;野村直生
• 通讯作者: 野村直生

ニワトリ胚前肢前側の発生メカニズムの特殊性

鸡胚前肢发育机制的特殊性

• 发表时间: 2013
• 作者: 野村直生;横山仁;田村宏治
• 通讯作者: 田村宏治

Altered developmental events in the anterior region of the chick forelimb give rise to avian-specific digit loss

雏鸡前肢前部区域发育事件的改变导致鸟类特有的手指缺失

• DOI: 10.1002/dvdy.24117
• 发表时间: 2014
• 期刊: Developmental Dynamics
• 影响因子: 2.5
• 作者: Naoki Nomura;Hitoshi Yokoyama and Koji Tamura
• 通讯作者: Hitoshi Yokoyama and Koji Tamura

Developmental mechanism for different number of digits in chiken limbs

鸡四肢不同位数的发育机制

• 发表时间: 2012
• 作者: Keisuke Harigaya;Ayuki Kamada;Masahiro Kawasaki;Kyohei Mukaida and Masaki Yamada;野村直生
• 通讯作者: 野村直生