Gdf11の発現制御機構の違いに基づく後肢の位置の多様性を生み出す分子機構の解明

基于Gdf11表达控制机制的差异阐明后肢位置产生多样性的分子机制

• 批准号: 22KJ1531
• 负责人: 齋藤 成治
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1531/
• 关键词: 形態形成; エンハンサー; 進化発生生物学

脊椎動物の中で、椎骨と手足である四肢は、我々ヒトを含む四肢動物に特徴的な構造である。椎骨は体の前後軸に沿って位置特異的な形態を持ち、その中の仙椎には、後肢が骨盤を介して接続するという共通の特徴を持つ。この仙椎－後肢ユニットは体の前後軸に沿って種に固有な位置に形成される。種によって異なる仙椎－後肢ユニットの位置は Gdf11遺伝子が発現を開始したタイミングによって決まることが報告されている。種によって異なるGdf11の発現開始タイミングが四肢動物種間の後肢の位置の違いを生み出すと考えられることから、後肢の位置の異なる動物種におけるGdf11の発現制御メカニズムの解明と比較を行うことで、種間の後肢の位置の多様性を生み出した分子メカニズムの解明を目的とし、解析を行った。遺伝子の発現はエンハンサーによって時空間的に制御されている。本年度までに種間で保存されたGdf11のエンハンサーである領域bを同定した。昨年度までは、領域bの機能解析を行ってきたが、本年度は領域bの近傍に存在するが、エンハンサーとしての活性を持たない種間で高度に保存された領域aとcに着目し、この3つの領域をノックアウトしたマウスを作製し、機能解析を行った。同時に種間で共通のGdf11の上流因子候補を探索を行い、候補としてFGFシグナルとWntシグナルに着目した。その結果、ニワトリ胚において、FGFシグナルはGdf11の発現を負に制御し、WntシグナルはGdf11の発現には必要だが十分ではないことが示唆された。本研究により、Gdf11の種間で共通なエンハンサーとGdf11の発現を制御する因子がさらに明らにされ、Gdf11の発現は一つのエンハンサーやひとつの転写因子によって制御されるわけではなく、複数の因子が相互作用し、制御していることを改めて支持する結果を得た。

在脊椎动物中，椎骨和四肢是包括美国人类在内的四足动物的结构。椎骨沿着身体的前后轴具有特定位置的形态，以及后肢通过骨盆连接的s骨椎骨。该s骨宽松单元在物种独有的位置沿着身体的前轴形成。据报道，s骨宽肢单位的位置因物种而异，取决于GDF11基因开始表达时的时间。由于GDF11的表达时间不同，从物种到物种不同，在四足动物物种之间产生后肢位置的差异，因此我们分析并比较了具有不同后肢位置的动物物种中GDF11表达控制的机制，其目的是阐明了分子机制在物种之间产生多样性的分子机制。基因表达由增强子控制时空。到今年，确定了物种之间保守的GDF11增强子区域B区。直到去年，我们对B区域进行了功能分析，但是今年我们专注于位于B区域附近但没有增强活性的物种之间高度保守的区域A和C，并创建了将这三个区域淘汰并进行功能分析的小鼠。同时，我们搜索了候选人在物种中共有的GDF11，并专注于FGF和WNT信号作为候选者。结果表明，FGF信号对鸡胚胎中的GDF11进行负调节，并且Wnt信号是必需的，但不足以表达GDF11表达。这项研究进一步揭示了调节GDF11物种中GDF11表达的常见增强子和因素，我们再次提供了支持GDF11表达的结果，即GDF11表达不受单个增强剂或单个转录因子的控制，但是这些因素相互作用和控制。

项目成果

後肢の位置決定に必須なGdf11の発現を制御するエンハンサーの同定と機能解析

控制 Gdf11 表达的增强子的鉴定和功能分析，Gdf11 对后肢定位至关重要

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazue Kimura;Yuto Takemoto;Kei Kanie;Ryuji Kato;木村和恵,竹本悠人,池内暁紀,平尾理恵,村本伸彦,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,竹本悠人,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,竹本悠人,池内暁紀,平尾理恵,村本伸彦,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,蟹江慧,加藤竜司;齋藤成治
• 通讯作者: 齋藤成治

GDF11による仙椎の形成に必須なHox11パラロガスグループの発現領域決定メカニズムの解明

阐明GDF11决定骶椎形成所必需的Hox11旁系同源群表达区域的机制

• 发表时间: 2022
• 作者: Kazue Kimura;Yuto Takemoto;Kei Kanie;Ryuji Kato;木村和恵,竹本悠人,池内暁紀,平尾理恵,村本伸彦,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,竹本悠人,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,竹本悠人,池内暁紀,平尾理恵,村本伸彦,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,蟹江慧,加藤竜司;齋藤成治;齋藤成治
• 通讯作者: 齋藤成治

2021年度GTR成果報告会ポスターアワード

2021年GTR业绩报告海报奖

後肢の位置決定に必須な Gdf11 の発現を制御する分子機構の解明

阐明控制 Gdf11 表达的分子机制，这对于后肢定位至关重要

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazue Kimura;Yuto Takemoto;Kei Kanie;Ryuji Kato;木村和恵,竹本悠人,池内暁紀,平尾理恵,村本伸彦,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,竹本悠人,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,竹本悠人,池内暁紀,平尾理恵,村本伸彦,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,蟹江慧,加藤竜司;木村和恵,蟹江慧,加藤竜司;齋藤成治;齋藤成治;齋藤成治;齋藤成治
• 通讯作者: 齋藤成治