転写因子FAST-1標的遺伝子の機能解析による脊椎動物の初期形態形成機構の研究

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転写因子XSPR2bは、脊椎動物の形態形成に中心的な役割をはたしているNoda1/FASTシグナルの標的遺伝子のひとつとして、アフリカツメガエルの初期胚から得られた。この遺伝子は、アフリカツメガエルの初期発生では主に中胚葉領域で強い発現がみられたので、中胚葉形成に何らかの機能をはたしていることが考えられた。そこでこの遺伝子産物を初期胚で過剰に発現させたところ、中胚葉のマーカー遺伝子であるXbra遺伝子の発現が抑制された。また予定外胚葉の外植体(アニマルキャップ)を用いた実験により、中胚葉誘導因子(アクチビン、FGF)による中胚葉遺伝子の発現誘導もXSPR2bにより阻害された。逆に機能阻害型のXSPR2bを初期胚で発現させると、Xbra遺伝子の異所的な発現が誘導され、アニマルキャップにもさまざまな中胚葉遺伝子の発現が誘導された。またレポーターアッセイにより、XSPR2bタンパク質は転写活性化因子として機能していることが示された。以上の結果から、XSPR2b遺伝子は、初期発生の過程で、中胚葉誘導シグナルを抑制するような遺伝子の転写を活性化することで、間接的に中胚葉遺伝子の発現を抑制していることが考えられた。またXSPR2b遺伝子は、アニマルキャップアッセイにより中胚葉誘導因子であるアクチビンにより発現が直接誘導されることが示された。そこで、この遺伝子のゲノム上のどの領域がアクチビンのシグナルに応答しているかを調べた。その結果、アクチビンに対する応答性は、ゲノムDNA上のFAST-1の結合配列に依存していることがあきらかとなった。この結果は、XSPR2b遺伝子がNoda1(アクチビン)シグナルの下流転写因子FAST-1の標的遺伝子としてクローニングされてきたことをよく説明している。