イモリの実験進化発生学による多様な指形態創出原理解明

通过蝾螈实验进化胚胎学阐明创造不同手指形态背后的原理

• 批准号: 21K15145
• 负责人: 松原 遼
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Tottori University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K15145/
• 关键词: 実験進化発生学; 有尾両生類; 四肢形態形成; CRISPR-Cas9; Tbx3; Shh; 形態的多様性; CRISPR -Cas9; Gli3; 進化発生学; 四肢; 指; イベリアトゲイモリ; ゲノム編集

本研究では両生類のイモリを用いて実験発生学によって指形態の多様性がどのように生じるのかを明らかにすることを目的としている。まずイモリは前肢で4本、後肢で5本と異なる本数の指数を持っており、前肢と後肢を比較することで異なる指の本数が生じるメカニズムを明らかにできると考えた。昨年度までの研究により候補遺伝子のひとつであるHoxd13の機能解析実験で指の本数の変化は起こらなかったため、Hoxd13の上流にあたるShhの解析を進めた。前肢と後肢のShh発現時間を比較すると前肢では短く、後肢では長いことが明らかとなった。さらにShhの機能阻害実験及び再生時における発現誘導実験からShhがイモリの指本数を制御することを明らかにした。今後はShh発現が時空間的にどのように変化することで実際に指の本数が変化しているのかを明らかにするため、より詳細な解析を行う。指形態変化に対する別方向からのアプローチとしてイモリの遺伝学的解析も行った。昨年度までにGli3、Tbx3の遺伝子機能欠損イモリ（crispant）をCRISPR-Cas9によって作製し、他の四肢動物同様の遺伝子機能がイモリでも保存されていることを明らかにした。本年度はさらなる解析をTbx3 crispantに対して進めた。Tbx3 crispantの前肢は野生型で4本の指が2-3本に減少し、後肢は野生型で5本の指が6本に増加する。詳細な解析の結果、Tbx3 crispant前肢ではShh発現の低下（もしくは早期発現消失）、後肢ではShh発現の延長によって指本数が変化していることを明らかにした。しかしTbx3 crispantの前肢・後肢間で表現型が異なる要因が依然不明なため、今後それを明らかにするための解析を行っていく。これらの成果について２つの学会及び、１つのシンポジウムで口頭発表を行い、2報の論文を発表した。

In this study, the biological diversity of the species was studied. The index number of the forelimb is 4, and the hind limb is 5. The index number of the forelimb is 4. The index number of the hind limb is 5. The index number of the forelimb is 4. The index number of the hind limb is 5. The index number of the forelimb is 4. The index number of the hind limb is 4. The index number of the forelimb is 4. The index number of the hind limb is 4. The index number of the forelimb is 4. The index number of the forelimb is 4. The index number of the hind limb is 4. The index number of the forelimb is 4. The index number of the hind limb is 4. The index number of the index number of the forelimb is 4. The index number of the hind limb is 4. The index number of the index number of the forelimb is 4. The index number of the index number of the hind limb is 4. The index number of the forelimb is 4. The index number of the index number of the hind limb is 4. The index number of the forelimb is 4. Last year's research was conducted on the candidate gene and the functional analysis of Hoxd13. The functional analysis of Hoxd13 indicated that the number of Hoxd13 was changed and the analysis of Shh was advanced. The forelimbs are shorter than the hind limbs. The function of SHH is to prevent the occurrence of damage and regeneration, and to control the occurrence of damage. In the future, Shh will appear in the space of time and space. It refers to the analysis of morphological changes in different directions. Last year, the gene function of Gli3 and Tbx3 was damaged due to CRISPR-Cas9 control, and the gene function of other tetrapods was preserved due to CRISPR-Cas9 control. This year's analysis of Tbx3 crisis Tbx3 crispant has 4 fingers with 2-3 fingers reduced from wild-type and 5 fingers with 6 fingers increased from wild-type. Detailed analysis results, Tbx3 critical forelimb Shhh occurrence and low ( The main cause of the phenotype difference between the forelimbs and hind limbs is still unknown, and the analysis of the phenotype in the future is still unknown. The results of this study include 2 academic studies and 1 oral presentation, 2 paper presentation.

项目成果

Tbx3 differently regulate digits morphogenesis of the fore- and hindlimbs in newts (Pleurodeles waltl)

Tbx3 不同地调节蝾螈（Pleurodeles waltl）前肢和后肢的手指形态发生

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeuchi Takashi;Matsubara Haruka;Minamitani Fumina;Satoh Yukio;Tozawa Sayo;Moriyama Tomoki;Maruyama Kohei;Suzuki Ken-ichi T.;Shigenobu Shuji;Inoue Takeshi;Tamura Koji;Agata Kiyokazu;Hayashi Toshinori;松原 遼;Haruka Matsubara
• 通讯作者: Haruka Matsubara

イモリ指形態とShhシグナルの関係性

蝾螈手指形态与Shh信号的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 松原遼;竹内隆
• 通讯作者: 竹内隆

Newt Hoxa13 has an essential and predominant role in digit formation during development and regeneration

Newt Hoxa13 在发育和再生过程中的手指形成中具有重要且主导的作用

• DOI: 10.1242/dev.200282
• 发表时间: 2022
• 期刊: Development
• 影响因子: 4.6
• 作者: Takeuchi Takashi;Matsubara Haruka;Minamitani Fumina;Satoh Yukio;Tozawa Sayo;Moriyama Tomoki;Maruyama Kohei;Suzuki Ken-ichi T.;Shigenobu Shuji;Inoue Takeshi;Tamura Koji;Agata Kiyokazu;Hayashi Toshinori
• 通讯作者: Hayashi Toshinori

イモリ指発生における前後軸性とTbx3遺伝子の機能

前后轴和 Tbx3 基因在蝾螈手指发育中的功能

• 发表时间: 2023
• 作者: Takeuchi Takashi;Matsubara Haruka;Minamitani Fumina;Satoh Yukio;Tozawa Sayo;Moriyama Tomoki;Maruyama Kohei;Suzuki Ken-ichi T.;Shigenobu Shuji;Inoue Takeshi;Tamura Koji;Agata Kiyokazu;Hayashi Toshinori;松原 遼
• 通讯作者: 松原 遼

プレスリリース（研究成果）

新闻稿（研究结果）