体節形成における分節時計の役割とその分子メカニズムの解析

节段时钟在体节形成中的作用及其分子机制分析

• 批准号: 07J04579
• 负责人: 丹羽 康貴
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J04579/
• 关键词: 体節形成; Hes7; Notch; Fgf; オシレーション; Mesp2; Lfng

ニワトリやゼブラフィッシュの研により、体節形成時にはPSMにおいて分節時計と呼ばれる遺伝子の周期的な発現変化(clock)が存在し分節化のタイミングをはかるのと同時に、PSMの尾部側からFGFなどの因子が濃度勾配(wavefront)を作り存在し分節化の位置を決定しているという"clock and wavefront model"が提唱されている。しかしながらそれらの二つを直接つなぐ分子メカニズムは未だ不明であり、またマウスの体節形成ではそのモデルを示唆する実験的事実にも乏しいのが現状である。本研究ではこれまでにマウスの体節形成において重要な因子であり、分節時計の一つでもあるHes7とFGFシグナルとの関係を解析することにより、転写レベルとしてHes7の発現がNotchシグナルだけでなくFGFシグナルにも依存し、FGF/MAPKシグナルの抑制因子と考えられるMKP2の発現を周期的に抑制することでFGFシグナルのオシレーションを生み出していることを見出した。今年度は、分節時計のアウトプットとしてMesp2遺伝子が将来の1体節分に相当する領域に周期的に発現する点に注目して、この遺伝子の発現動態の可視化を行った。さらにFGFシグナルとMesp2遺伝子の発現動態の関係を調べることで、FGFシグナルのオシレーションがMesp2遺伝子の発現のタイミングを決めていることを発見した。すなわち、振動子であるHes7によってFGFシグナルが振動し、分節化のための出力であるMesp2の発現するタイミングを決定するという、分節時計のシステムの分子実体が明らかになった。またこれらのことは、上記のclock and wavefront modelを支持する新しい実験的根拠でもある。本研究は、なぜ遺伝子の発現振動が周期的な体節形成を引き起こすかという問いに対する分子的な答えを提示している点で非常に重要であると考えられる。

ニ ワ ト リ や ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ の research に よ り, somite formed に は PSM に お い て segmental chronometer と shout ば れ る posthumous son 伝 の cycle な 発 variations change (clock) が extant し section change の タ イ ミ ン グ を は か る の と に, PSM の tail side か ら FGF な ど の concentration factor が hook with (wavefront) を り の し stanza graphite in position を decided し て い る と い う "clock and wavefront model" が mention sing さ れ て い る. し か し な が ら そ れ ら の two つ を directly つ な ぐ molecular メ カ ニ ズ ム は not unknown だ で あ り, ま た マ ウ ス の somite forming で は そ の モ デ ル を in stopping す る be 験 thing be に も spent し い の が status quo で あ る. This study で は こ れ ま で に マ ウ ス の somite forming に お い て important factor な で あ り, segmental chronometer の a つ で も あ る Hes7 と FGF シ グ ナ ル と の masato is を parsing す る こ と に よ り, planning to write レ ベ ル と し て Hes7 の 発 now が Notch シ グ ナ ル だ け で な く FGF シ グ ナ ル に も dependent し, FGF/MAPK シ グ ナ ル の inhibitory factor と exam え ら れ る MKP2 の 発 now を cycle に inhibiting す る こ と で FGF シ グ ナ ル の オ シ レ ー シ ョ ン を raw み out し て い る こ と を shows し た. Our は ", when the sectional の ア ウ ト プ ッ ト と し て Mesp2 posthumous son 伝 が の 1 somite points in the future に quite す る に cycle in the field of に 発 now す る point に attention し て, こ の heritage 伝 son の 発 now line dynamic の visualization を っ た. さ ら に FGF シ グ ナ ル と Mesp2 posthumous son 伝 の 発 now dynamic の masato is を adjustable べ る こ と で, FGF シ グ ナ ル の オ シ レ ー シ ョ ン が Mesp2 posthumous son 伝 の 発 is の タ イ ミ ン グ を definitely め て い る こ と を 発 see し た. す な わ ち, vibration で あ る Hes7 に よ っ て FGF シ グ ナ ル が vibration し, segmental の た め の output で あ る Mesp2 の 発 now す る タ イ ミ ン グ を decided す る と い う, segmental chronometer の シ ス テ ム の molecular be body が Ming ら か に な っ た. ま た こ れ ら の こ と は, written の clock and wavefront model を support す る new し い be 験 root 拠 で も あ る. は, this study な ぜ posthumous son 伝 の 発 presently vibration が cycle な somite formation を lead き こ す か と い う asked い に す seaborne る molecules な answer え を prompt し て い で る point very important で に あ る と exam え ら れ る.

项目成果

マウス分節時計における活性化シグナルのオシレーションの意義

小鼠节段时钟中激活信号振荡的意义

• 发表时间: 2009
• 作者: 丹羽康貴;宮地均;影山龍一郎;中山 耕輔;丹羽康貴
• 通讯作者: 丹羽康貴

The initiation and propagation of hes7 oscillation are cooperatively regulated by fgf and notch signaling in the somite segmentation clock

• DOI: 10.1016/j.devcel.2007.07.013
• 发表时间: 2007-08-01
• 期刊: DEVELOPMENTAL CELL
• 影响因子: 11.8
• 作者: Niwa, Yasutaka;Masamizu, Yoshito;Kageyama, Ryoichiro
• 通讯作者: Kageyama, Ryoichiro

Coupled oscillation in Notch and Fgf signaling underlie the coordination of the segmentation clock and the wavefront for periodic somite formation

Notch 和 Fgf 信号传导中的耦合振荡是分段时钟和周期性体节形成波前协调的基础

• 发表时间: 2010
• 作者: 丹羽康貴;宮地均;影山龍一郎
• 通讯作者: 影山龍一郎

Oscillatory Notch signaling as a machinery of synchronizing Hes7 oscillation in the somite segmentation clock

振荡Notch信号作为体节分段时钟中Hes7振荡的同步机制

• 发表时间: 2008
• 作者: Yasutaka Niwa;Tianxiao Liu;Hitoshi Miyachi;Ryoichiro Kageyama
• 通讯作者: Ryoichiro Kageyama

Systems Biology : The Challenge of Complexity

系统生物学：复杂性的挑战

• 发表时间: 2009
• 作者: Hideo Iwasaki;et al.
• 通讯作者: et al.