Functional elucidation of evolutionarily acquired enhancer sequences that generate diversity in hindlimb position

进化获得的增强子序列的功能阐明，该序列在后肢位置产生多样性

• 批准号: 22H02673
• 负责人: 鈴木 孝幸
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02673/
• 关键词: 骨格パターン; 進化; 後肢; 分子メカニズム; 脊椎骨; パターン; 遺伝子発現; エンハンサー; 脊椎動物; 進化発生

我々はこれまでの研究で、「四肢動物の後肢の位置の多様性は、胎児期の中軸中胚葉に発現する分泌因子であるGdf11の発現開始タイミングの違いによって生み出される」と言う発生学的メカニズムを明らかにした。そこで本研究では、後肢の位置の多様性を生み出すGdf11の発現開始タイミングが、何故種によって異なるのか、その分子機構を明らかにすることを目的としている。そのために、頭から後肢までの脊椎骨の数が異なるスッポン胚、ニワトリ胚、マウス胚、シマヘビ胚を実験材料として用い、①これまでの実験ですでに進めてきた進化的に保存された2つのGdf11のエンハンサーによる四肢動物としての後肢の位置のおおまかな決定機構と、②種に固有な複数のエンハンサーによる後肢の位置の多様性を生み出した分子機構、を解析することで、四肢動物における後肢の位置の多様性を生み出した進化の分子実体を機能的な証明を持って明らかにすることを目指している。初年度の研究では、これまで明らかにしてきたGdf11のエンハンサー候補領域をCRISPER/Cas9システムを用いて標的遺伝子破壊したマウスにおけるGdf11の発現量をRT-qPCRを用いて解析した。その結果、領域Bと領域Fを破壊するとGdf11の発現量が減少したことから両方ともそれぞれGdf11のエンハンサーであることが明らかとなった。次に、シマヘビにおけるGdf11のエンハンサー候補配列を見つけるために、これまでに解読したシマヘビの全ゲノムにシマヘビの前体節中胚葉の細胞のATAC-seqの結果をマッピングし、オープンクロマチンの領域を明らかにした。Gdf11遺伝子座周辺の１０個の領域をPCRで単離し、tk-EGFPベクターの上流に挿入した。ニワトリ胚を用いて前体節中胚葉におけるエンハンサー活性を調べた結果、弱いエンハンサー活性を示す領域のみであることが判明した。

In response to this study, I wrote,"Diversity of hind limb position in tetrapods, secretion of Gdf11 in embryonic mesoderms, initiation of development, and development of reproductive mechanisms." In this study, the diversity of hindlimb position was found in the development of Gdf11, and the molecular structure was found in the development of Gdf11. The number of vertebrae in the head and hind limbs varies from one to another. The number of vertebrae in the head and hind limbs varies from one to another. The number of vertebrae in the head and hind limbs varies from one to one. The number of vertebrae in the head and hind limbs varies from one to another. The number of vertebrae in the head and hind limbs varies from one to another. The number of vertebrae in the head and hind limbs varies from one to one. The number of vertebrae in the head and hind limbs varies from one to one. The number of vertebrae in the hind limbs. The 2. The diversity of the position of hind limbs in species is derived from molecular mechanism, analysis and evolution. In the first year of this study, the expression of Gdf 11 in CRISPER/Cas9 was analyzed by RT-qPCR. As a result, domain B and domain F are reduced in the amount of Gdf 11 generated. The results of ATAC-seq of embryonic leaf cells in the precursor segment of Gdf11 are as follows: The 10 regions around the constellation Gdf11 were isolated by PCR, and the upstream regions of tk-EGFP were isolated by PCR. The results showed that the activity of embryo in prosomite was lower than that in control group.

项目成果

四肢動物における後肢の位置の多様性を生み出した分子基盤

四足动物后肢位置多样性的分子基础

• 发表时间: 2023
• 作者: Kawada Tsuyoshi;Osugi Tomohiro;Matsubara Shin;Sakai Tsubasa;Shiraishi Akira;Yamamoto Tatsuya;Satake Honoo;鈴木孝幸
• 通讯作者: 鈴木孝幸

ニワトリ-ウズラの属間F1雑種胚を用いたトランスクリプトーム解析による種間の遺伝子発現量の違いの検出

使用鸡-鹌鹑属间杂交胚胎进行转录组分析检测物种间基因表达水平的差异

• 发表时间: 2022
• 作者: Yaguchi Hajime;Suzuki Shogo;Kanasaki Naoto;Masuoka Yudai;Suzuki Ryutaro;Suzuki Ryouhei H.;Hayashi Yoshinobu;Shigenobu Shuji;Maekawa Kiyoto;鈴木孝幸
• 通讯作者: 鈴木孝幸

大阪公立大学理学研究科生物学専攻 発生生物学研究室

大阪公立大学研究生院理学研究科生物系发育生物学实验室