ショウジョウバエのパターン形成遺伝子の網羅的探索

全面寻找果蝇模式形成基因

• 批准号: 14011209
• 负责人: 多羽田 哲也
• 金额: $ 3.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14011209/
• 关键词: ショウジョウバエ; 形態形成; モルフォゲン; HSPG; EXT; ttv; sotv; botv

ショウジョウバエの翅は前後軸の形成に働くヘッジホッグおよびDpp、背腹軸の形成に働くWgの3種のモルフォゲンにより形作られる。モルフォゲンの作用機序を調べるために新たな遺伝子のスクリーニングを行い、ヘパラン硫酸プロテオグリカン(HSPG)の糖鎖の生合成酵素(EXT)をコードする3遺伝子を同定した。ひとつは既知のtout-velu(ttv)とよばれる遺伝子で、ttvは糖転移酵素EXT1をコードしている。残りの2つの変異もそれぞれEXTに高い相同性を持つ遺伝子sister of ttv(sotv)とbrother of ttv(botv)と同定された。ttvはヘッジホッグの活性にのみ必要であると報告されていたが、3種のEXT遺伝子はヘッジホッグ、Dpp、Wg全てのモルフォゲンの活性に必要であることが解った。クローン内での各モルフォゲンタンパク質のレベルを調べると顕著に低下しており、HSPGが無ければモルフォゲンが安定に細胞表面に維持できないことをうかがわせる。ヘッジホッグは後部コンパートメントで合成されるが、後部に形成されたEXTクローンにおいてもヘッジホッグのレベルは大きく低下する。後部にはヘッジホッグの受容体であるPtcが発現していない。故にヘッジホッグの消失は受容体との結合に始まるエンドサイトーシスによるモルフォゲンの減弱の機構とは無関係であることがわかる。EXTクローンが前後コンパートメント境界に形成されるとそれに接する後部のヘッジホッグのレベルが著しく上昇する。このことはHSPGをもたない細胞にはヘッジホッグが伝播することができず、行き場を失ったヘッジホッグが後部に溜まると解釈できる。このことはHSPGが細胞表面を覆うモルフォゲン伝播の足場として機能していることを示すものである。

果蝇的翅膀由三种形态植物形成：刺猬，它是前轴和后轴，而WG充当前轴，并且是前轴的。为了研究形态剂的作用机理，我们筛选了新的基因，并鉴定了三个编码乙酰基硫酸乙酰肝素蛋白聚糖（HSPG）聚糖链的生物合成酶（EXT）的基因。一个称为Tout-Velu（TTV）的已知基因，其中TTV编码糖基转移酶Ext1。其余两个突变也被确定为TTV（SOTV）的基因姐妹和TTV（BOTV）的兄弟，它们分别具有较高的EXT同源性。尽管据报道仅需要刺猬活动TTV，但发现所有刺猬，DPP和WG形成剂的活性都需要三个EXT基因。检查克隆内每个形态蛋白的水平显示出显着降低，表明没有HSPG，形态剂就无法稳定地保持在细胞表面上。刺猬是在后室中合成的，但是刺猬的水平也显着降低了后置clones。 PTC是刺猬的受体，在后部没有表达。因此，可以看出，刺猬的消失与内吞作用的衰减机理无关，内吞作用始于与受体的结合。当在前后隔室边界形成EXT克隆时，与之接触的后刺猬的水平显着增加。这可以解释为刺猬不能传输到不携带HSPG的细胞，并且在后部区域无处可积聚的刺猬。这表明HSPGS充当细胞表面上形态传播的支架。

项目成果

多羽田哲也: "Hedgehogはコンパートメント境界の形成とそこに発現するモルフォゲンの活性勾配を制御する"細胞工学. 21・5. 508-512 (2002)

Tetsuya Tahada：“Hedgehog 控制区室边界的形成和其中表达的形态发生素的活性梯度”，《细胞工程》21・5（2002）。