Studies on the pleiotropic functions and transcriptional regulation of gbx homeobox genes in the development of the vertebrate brain.

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脊椎動物の発生において中脳後脳境界（MHB）は中脳、小脳のパターン形成を制御するシグナル分泌センターである。本研究では、MHB形成に関わるgbx遺伝子の機能と発現制御機構について、ゼブラフィッシュを用いて発生遺伝学研究を進めている。令和4年度はまず、gbxの峡部発生における機能の再評価のため、CRISPR/Cas9法により各gbx（gbx1、gbx2）の完全欠失変異体の作製を進め、これまでgbx1全欠失変異体の系統化を行った（gbx1dFD）。この変異体では原腸形成後期において、gbx1の発現は予想通りに消失するが、gbx2の発現には異常が認められず、gbx1の欠損下でもMHBは決定されること、gbx1はこの時期のgbx2発現に必要ないことが確認された。一方、gbxの転写制御機構にも取り組んでおり、gbx1については上流遺伝子（asb10）までの全上流領域（5.5 kb）の欠失変異体の系統化を完了した。この変異体において、後期原腸胚における後方神経板でのgbx1発現は正常であるが、体節形成終了期での後脳発現が消失した。つまり、上流5.5 kb内に後脳エンハンサーがあると推定された。転写調節能の上流内の分布については、egfp/luciferaseレポーターを用いた胚での転写調節能解析で明らかにした。また、この上流欠失変異体では後脳における神経分化の異常を観察しており、gbx1が後脳での神経分化に必要であることを示した。下流欠失変異体作製はまだ進行中であるが、並行して行った脊椎動物種間の大規模ゲノム配列比較の結果、下流2カ所に哺乳類以外の脊椎動物で保存された配列を見出し（DCS1/DCS2）、これらが原腸胚で転写活性化能を持つことも確認した。gbx2については、上流全域（130 kb）と下流全域（8 kb）の欠失変異体作製を引きつづき進めている。