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プレスリリース概要

2016.05.20

サカナの鰓がくり返しパターンでつくられる仕組みを解明 ~脊椎動物がもつもう1つのくり返し構造の作られ方~

国立大学法人 筑波大学

大学共同利用機関法人 自然科学研究機構 基礎生物学研究所

 

 国立大学法人筑波大学生命環境系 和田洋教授、同大学院 岡田和訓博士(現在は基礎生物学研究所 研究員)、岡崎統合バイオサイエンスセンター/基礎生物学研究所 高田慎治教授らは、メダカの鰓がかたち作られる初期段階で、鰓のもとになるくり返し構造が作られるためにpax1という遺伝子が鍵となる役割を果たすことを発見しました。

 生き物の体のかたちができあがる途中段階では、同じようなかたちのモジュール構造がくり返し作り出され、その後の発生過程で組織や器官のかたちに反映されることが知られています。たとえば、私たち脊椎動物の背骨は、椎骨が何個も数珠のように繰り返し連なっていることがわかります。これは、体節と呼ばれるくり返し構造が発達してできたものです。体節のくり返し構造が形成される仕組みについては研究が進んでおり、基本的な分子機構が解明されつつあります。脊椎動物では、体節の他に鰓にもくり返し構造が見られます。一般的な硬骨魚では、鰓は4枚並んでいますが、このような鰓のくり返し構造がどのような仕組みでできあがるかについてはこれまでわかっていませんでした。

 本研究ではメダカのpax1という遺伝子に注目し、この遺伝子の発現が表すくり返しのパターンが、鰓のもとになるくり返し構造を作るための基準になっていることを明らかにしました。さらに、ゲノム編集という方法を用いてメダカのpax1の機能をなくした突然変異体を作成したところ、鰓が形成されないことがわかりました。最も重要な発見は、pax1の突然変異体では、pax1自身のくり返しパターンでの発現が見られなくなったことです。この研究結果は、鰓のくり返し構造の形成にpax1が中心的な役割を果たしていることを示しています。今後はこの成果をもとに、pax1がどのような仕組みでくり返しのパターンを生み出しているかを解明することで、生物がくり返し構造を作り出していく仕組みについて理解が進むことが期待されます。

 

 本研究の成果は英国の国際発生生物学専門誌「Development」電子版で、5月15日付で公開されました。

 

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メダカの鰓の形成におけるpax1の役割