臓器の左右極性を決定するゲノムネットワークに関する研究

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からだの左右非対称性は動物発生の必須要素であるため、その機構の解明は発生学の重要課題である。研究代表者は、ショウジョウバエを無脊椎動物のモデル系として用い、左右非対称性形成に必要な遺伝子を網羅的に探索した。この研究において、narigoma（nag）と命名したエンハンサー／サプレッサーが、前半部消化管の左右極性の決定に不可欠であることがわかった。そこで、nagエンハンサー／サプレッサーを中心とするゲノムネットワークを解析し、前半部消化管の左右極性決定におけるその役割を明らかにすることを目的として、令和4年度に以下の実験を実施して成果を得た。(1) nagエンハンサーの活性の解析nagがエンハンサーであるとすれば、その転写促進活性はレポーター遺伝子を用いて検出できるはずである。そこで、基本的プロモーターとGFPレポーター遺伝子の上流に、遺伝学的にnagエンハンサーを含むことがわかっている3.5kbpのゲノム断片を挿入したコンストラクト（nagレポーター遺伝子）を作出して、遺伝子導入した。ショウジョウバエ胚においてnagレポーター遺伝子発現を調べたところ、nagは、前腸で特異的に活性化されるエンハンサーであることが示唆された。(2) nagエンハンサーの標的遺伝子の同定nagエンハンサーによる転写調整を受ける標的遺伝子（群）は、前半部消化管の左右極性決定の実行部隊として機能していると予測している。令和３年度において、これらの標的遺伝子をmRNA-seq解析法を用いて探索し、nagホモ接合体において、野生型と比較して、発現量が二倍以上増減する遺伝子の同定に成功した。令和4年度では、このうち発現が1/2以下に減少した25遺伝子について、既存の欠失突然変異のホモ接合体胚において前半部消化管の左右非対称性の異常を調べたところ、左右非対称性異常を示すものを同定することに成功した。