発生過程において個体形状の変化を調節する内分泌機構の解明

阐明发育过程中调节个体形状变化的内分泌机制

基本信息

批准号：
22K06290
负责人：
岡本直樹
金额：
$ 2.66万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

多細胞生物の発生過程において、体全体や組織の『かたち（形態および形状）』は時期特異的に変化を遂げ、最終的に決まった『かたち』を持つ個体が形成される。本研究では、分子遺伝学的技術の発達したショウジョウバエを用いて、幼虫から蛹への個体の形状変化に関与するホルモン作用調節機構の理解を目指した。本年度は、幼虫から蛹への個体の形状変化に関わるペプチドホルモンとして同定したCapaの産生細胞の特定、Capaの作用機構の解析、個体の形状変化が誘導される原因の解明を行い、以下の研究実績を得た。・全身性の形状変化を誘導するCapa産生細胞の特定：Capaは食道下神経節に存在するSEG神経と腹部神経節に存在するVa神経で産生される。どの神経で産生されるCapaが個体形状の調節に関与するかを明らかにするため、SEG神経とVa神経それぞれの神経特異的な遺伝子操作を行った結果、Va神経で産生されるCapaが個体の形状変化に重要であることが明らかになった。・Capaの作用機構の解析：Capaが作用する組織を特定するため、Capa受容体（CapaR）の発現解析及び組織特異的なCapaRノックダウン（KD）実験を行った結果、Capaは脊椎動物の腎臓に相当する組織であるマルピーギ管（MT）の先端領域に作用することが明らかになった。・個体の形状変化が誘導される原因の解明：MT先端領域は、カルシウムの貯蔵・排出に特化した領域である。そこで、Capa及びCapaR KD個体の体液中カルシウム濃度を測定した結果、顕著に減少していることが明らかになった。さらに、過剰量カルシウムを含む餌でCapaR KD個体を飼育すると表現型が回復した。以上の結果は、Capaが体液中のカルシウム量を調節するホルモンとして機能すること、CapaやCapaR KD個体では、低カルシウム血症に陥り、個体の形状変化が異常になることを示唆する。

在多细胞生物的发展过程中，整个身体和组织的“形状（形态和形状）”会发生特定周期的变化，最终形成了具有固定“形状”的个体。在这项研究中，我们旨在了解使用果蝇（Drosophila）进行了分子遗传技术的激素作用机制，这些激素作用的机制是从幼虫到pupa的单个形状变化。今年，我们确定了产生CAPA的细胞，这些细胞被确定为参与从幼虫到p pupe的单个形状变化的肽激素，分析了CAPA作用的机制，并阐明了引起个体形状变化的原因，并获得了以下研究结果。鉴定产生全身形状变化的CAPA产生细胞：CAPA是由食道下神经节中的Seg神经和腹神经节中的VA神经产生的。为了阐明由个体形状调节所产生的CAPA的神经，我们对SEG和VA神经进行了神经特异性的遗传操纵，结果表明，VA神经产生的CAPA对于个体形状的变化很重要。 - CAPA作用机理的分析：为了确定CAPA作用的组织，我们对CAPA受体（CAPAR）和组织特异性的Capar敲低（KD）实验进行了表达分析，并发现CAPA作用于Malpighi导管（MT）的顶部区域，该组织与perneys的卵子相对应。 - 理解引起个体形状变化的原因：MT尖端区域是专门用于钙储存和排泄的区域。因此，CAPA和CAPAR KD个体体液中钙浓度的测量表明，体液中钙的浓度显着降低。此外，增加含有过量钙的饮食的Capar KD个体恢复了表型。以上结果表明，CAPA充当调节体液中钙量的激素，CAPA和CAPAR KD个体患有低钙血症，导致个体形状异常变化。