ヒレから四肢への進化における鰭条/指骨格のTuringパターン共通性の解明

阐明从鳍到四肢进化过程中鳍射线/数字骨骼的常见图灵模式

基本信息

批准号：
20J21314
负责人：
田中祥貴
金额：
$ 1.98万
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：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21314/
关键词：
胸ビレ真骨魚類形態進化脊椎動物ゼブラフィッシュ fin to limb

项目摘要

今年度は研究計画の初期において進めていた真骨魚類の胸鰭骨格における形態比較の結果をまとめた論文を出版した。また、前年度の（２）Shh・Hox遺伝子の活性と機能に焦点を当て、ゼブラフィッシュにおける変異体の作製を行い、その対鰭に対する影響を観察した。まず、Shhを含むHedgehogシグナルを抑制している遺伝子の機能をCRISPR-Cas9を用いて欠損したところ、２対の対鰭に対してそれぞれ担鰭骨数の増加が観察された。この変異体における胸鰭の発生過程の観察を行ったところ、前後軸に沿った中央領域において担鰭骨数が特異的に増加していることが明らかになった。また、この遺伝子の欠損による影響は対鰭骨格にとどまらず、正中鰭、特に尾鰭において担鰭骨数の領域特異的な増加を促した。以上の結果から、真骨魚類の対鰭においても他の脊椎動物の有対付属肢と同様に前後軸に沿った骨格の特定化が行われている可能性、およびHedgehogシグナルへの応答能が正中鰭の段階で既に確立されていた可能性が示唆された。また、初めに計画していたチューリングパターンによる形態形成を、Bmp・Wntシグナルにて見出す試みは失敗したが、上記の担鰭骨数の増加を示す胸鰭における分岐状の構造が形成されることから、魚類の軟骨性骨領域において何らかのシグナルがチューリングパターン様のメカニズムを担っている可能性が考えられる。以上の結果と前年度の成果をもとに、現在学術論文を執筆中である。

今年，我们发表了一篇论文，总结了真正骨鱼的胸鳍骨架的形态比较结果，这些骨骼是在研究计划的早期阶段进行的。此外，我们专注于上一年SHH-HOX基因的活性和功能，并在斑马鱼中创建了突变体，并观察到它们对配对鳍的影响。首先，当使用CRISPR-CAS9抑制刺猬信号的基因的功能不足时，对于两对鳍对，观察到含鳍的骨骼数量的增加。观察到该突变体中胸鳍发育过程的观察表明，沿前后轴的中部地区的鳍载体骨骼数量特别增加。此外，该基因缺乏症的效果不仅限于配对的鳍骨架，而且也鼓励了中位鳍中的鳍骨数量的特定于区域的骨骼数量，尤其是在尾鳍中。以上结果表明，沿前后轴的骨骼结构可以在真实骨曲的配对鳍中指定，类似于其他脊椎动物的配对附件，并且对刺猬信号的响应能力已经在中线鳍阶段建立。此外，尽管使用BMP-WNT信号的图灵模式引起的形态发生的初步尝试失败了，因为胸鳍中的上述分支结构显示出形成鳍骨的数量增加，但某些信号可能在软骨骨骼的鱼骨区域中起这种信号的类似图案的机制。根据上述结果以及上一年的结果，我目前正在撰写学术论文。