Elucidation of evolution of liver architecture in vertebrates by comparative genomics and morphological analysis

通过比较基因组学和形态学分析阐明脊椎动物肝脏结构的进化

基本信息

批准号：
18J21880
负责人：
太田考陽
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度も引き続き、脊椎動物種々の肝臓構造の比較、その違いを生み出す分子進化の研究を行い、その成果を学会等で発表し学術論文の執筆を行った。比較ゲノム解析により、進化的保存された転写調節領域(ECR)の候補を同定したが、肝臓進化には直接関わらない領域であると予想され、予定していたゲノム編集を用いたECR領域の機能解析は断念した。その一方で、jag1の分子進化・ゲノム進化に関しては引き続き解析を進めた。その結果、真骨魚類特異的なJag1重複遺伝子間では、様々な観点で保存傾向と革新傾向を示すことが明らかとなり、この傾向は重複直後の決定ではなく、各系統群間の進化の中で別々にその傾向が決定していることが明らかとなった。これらのバリエーションの違いが真骨魚類の多様性を引き起こしている可能性があり、これらに関して論文の執筆を行っている。また、本年度は、肝臓の起源・進化に迫るため、原始的な肝臓の探索を目標に行った。哺乳類から系統的に離れている円口類ヌタウナギとスナヤツメ、軟骨魚類イヌザメの肝臓が、形態学的・遺伝子発現的に哺乳類の肝臓と類似しているのかin situ hybridization法を用いて調べた。その結果、円口類の肝臓でも、肝機能を担う“肝細胞”と、胆汁を運ぶ胆管を構成する“胆管上皮細胞”は、哺乳類同様の遺伝子発現差で区別することができた。このことから、形態学的でも分子レベルでも顎口類と円口類の肝臓は類似していると明らかにし、脊椎動物は同一起源の肝臓を保持していると予想された。また、イヌザメの胚を使用した発生の比較解析では、軟骨魚類は哺乳類の肝発生様式と非常に類似した発生様式を有することが明らかとなった。このことから、軟骨魚類と哺乳類の肝発生システムは同一起源である可能性が高く、少なくとも顎口類誕生前後には哺乳類での肝発生システムと同様のシステムが確立していたことが予想された。

今年，我们继续比较各种脊椎动物的肝脏结构和对产生差异的分子进化的研究，并在学术会议和其他组织中介绍了结果，并撰写了学术论文。比较基因组分析确定了进化保守的转录调节区域（ECRS）的候选物，但据预测，它们不直接参与肝脏进化，并且使用计划的基因组编辑对ECR区域的功能分析被放弃。另一方面，我们继续分析JAG1的分子和基因组进化。结果，据揭示了在JAG1重叠基因之间的各个方面显示了保护和创新趋势，这些基因是特定于真正的骨鱼的，并且这种趋势在每个谱系群体的演变中分别确定，而不是在重叠后立即确定。这些变化的差异可能导致真正的骨鱼的多样性，我已经写了一篇论文。此外，今年，我们旨在探索原始肝脏，以更接近肝脏的起源和进化。我们调查了哺乳动物肝脏，角鳗，角lamp虫和软骨鱼，狗鲨，形态和基因表现上的肝脏是否与使用原位杂交方法相似。结果，在口腔区域的肝脏中，负责肝功能的肝细胞，构成携带胆汁胆管的胆管上皮细胞可以通过基因表达与哺乳动物相同的差异来区分。这表明在形态学和分子水平上，镁和周围物种的肝脏都是相似的，并且预计脊椎动物可以保留相同起源的肝脏。使用狗鲨鱼胚胎进行发育的比较分析还表明，软骨的发育模式与哺乳动物的肝发育模式非常相似。这表明软骨鱼类和哺乳动物的肝发育系统可能具有相同的起源，并且至少在胆囊诞生之前和之后，建立了与哺乳动物中肝发育系统相似的系统。