ウニ小割球特異化分子機構の進化

本年度は、派生型ウニがもつ小割球特異化に最重要な分子機構「二重抑制機構」について再考することを目的として、ハスノハカシパンとバフンウニを用いて実験を行った。その結果、間充織細胞の特異化がこれまで考えられてきた遺伝子ネットワークモデルとは明らかに異なるメカニズムで行われていることが示唆された。派生型ウニにおいて、16細胞期の植物極に形成される「小割球」は幼生の骨形成細胞へと分化する。これまで、この小割球が骨形成細胞へと特異化されるプロセスに必要かつ十分である仕組みは、2つの転写抑制因子micro1とhesCによる「二重抑制機構」であると考えられてきた。しかし、昨年度までの我々の研究成果は、そうではない可能性を支持した。そこで、本年度は「二重抑制機構」の重要なコンポーネントであるhesCとmicro1遺伝子に注目して解析を行った。それらの結果から、我々は小割球の骨形成細胞への特異化は次のような分子機構で動かされていると考えている。「hesCは、骨形成細胞と非骨形成細胞の両方の特異化にはたらく遺伝子群を抑制している。micro1は、hesCを抑制することによって小割球領域が間充織細胞へ特異化されることを促すと同時に、非骨形成細胞特異化遺伝子を抑制することによって小割球領域が非骨形成細胞になることを抑制する。」ウニ胚の発生において、最もよく研究されてきたのが小割球領域を含む間充織細胞領域の特異化プロセスであり、これまでに多数の研究者による研究結果によって、詳細な遺伝子ネットワークモデルが構築されてきた。最近は、このモデルによってこの領域の特異化に関わる分子メカニズムはほぼ解明されたと考えられている。しかし、我々は本研究成果から、その中で中核を担うとされてきた「二重抑制機構」の問題点を指摘し、骨形成細胞と非骨形成細胞の特異化プロセス全体を考え直す必要があることを提案する。

本年度は、派生型ウニがもつ小割球特異化に最重要な分子機構「二重抑制機構」について再考することを目的として、ハスノハカシパンとバフンウニを用いて実験を行った。その結果、間充織細胞の特異化がこれまで考えられてきた遺伝子ネットワークモデルとは明らかに異なるメカニズムで行われていることが示唆された。派生型ウニにおいて、16細胞期の植物極に形成される「小割球」は幼生の骨形成細胞へと分化する。これまで、この小割球が骨形成細胞へと特異化されるプロセスに必要かつ十分である仕組みは、2つの転写抑制因子micro1とhesCによる「二重抑制機構」であると考えられてきた。しかし、昨年度までの我々の研究成果は、そうではない可能性を支持した。そこで、本年度は「二重抑制機構」の重要なコンポーネントであるhesCとmicro1遺伝子に注目して解析を行った。それらの結果から、我々は小割球の骨形成細胞への特異化は次のような分子機構で動かされていると考えている。「hesCは、骨形成細胞と非骨形成細胞の両方の特異化にはたらく遺伝子群を抑制している。micro1は、hesCを抑制することによって小割球領域が間充織細胞へ特異化されることを促すと同時に、非骨形成細胞特異化遺伝子を抑制することによって小割球領域が非骨形成細胞になることを抑制する。」ウニ胚の発生において、最もよく研究されてきたのが小割球領域を含む間充織細胞領域の特異化プロセスであり、これまでに多数の研究者による研究結果によって、詳細な遺伝子ネットワークモデルが構築されてきた。最近は、このモデルによってこの領域の特異化に関わる分子メカニズムはほぼ解明されたと考えられている。しかし、我々は本研究成果から、その中で中核を担うとされてきた「二重抑制機構」の問題点を指摘し、骨形成細胞と非骨形成細胞の特異化プロセス全体を考え直す必要があることを提案する。