再生発生学研究室Labolatory of Regenerative and Developmental Biology

カエル研究

アフリカツメガエルを材料として中胚葉と神経の分化の研究を行っており、特にT-ボックス転写因子に注目しています。この転写因子はアクチビン、FGFやBMPといった中胚葉誘導因子により中胚葉誘導がおこると、すぐに発現して細胞分化の引き金をひくマスター制御遺伝子です。

Tbx6 は正中線では発現せず、正中線から少し脇にそれた部位にあたる沿軸中胚葉および側板中胚様で強く発現しています。単独で胞胚中期の予定外胚葉（アニマルキャップ）に発現させるだけで側板中胚葉様の細胞分化をひき起こします。また脊索の分泌する背側化因子nogginと同時に発現させると筋肉を分化させます。

上の写真はアフリカツメガエルの尾芽胚で、左は切片で濃い青がTbx6の発現部位です。体節と側板中胚葉が染まっています。右はホールマウントの two color in situ ハイブリダイゼーションで、淡い青（シアン色）がTbx6の発現部位です。濃紺の部位（体節）はTbx6と関連の深い別の転写因子であるTbx6rの発現領域です。カエルではこの2つのTbx6パラログが沿軸中胚葉の分化制御を行っています。

Tbx6の働きを阻害するノックダウン実験を行うと、筋節（体節）の骨格筋が減少し、節の境目がまったく判別できなくなります。さらに腹側体壁筋は全くといってよいほど分化しなくなります。

この写真はノックダウンした胚をさらに育てたもので、＊の印のついた側が蛍光トレーサーを注射した側では頭部の縮小と、軟骨分化が著しく阻害されています。以上まとめると、tbx6の機能阻害によって体節の分節形成不全、体節からの骨格筋分化が阻害、頭部神経堤からの軟骨形成が阻害されます。

現在、CRISPR/Cas9によるノックアウトを行い、それぞれのTbx6パラログの遺伝子機能が欠けたときのさらなる形質の解析を行っています。

関連論文および書籍

  1. Takahashi, Y., Wakabayashi, R., Kitajima, S., Uchiyama, H. Epichordal vertebral column formation in Xenopus laevis. J. Morph. 285 (2), DOI: 10.1002/jmor.21664, 2023. 
  2. 塩尻信義ら／共編著　発生生物学　基礎から応用への展開　培風館　2019年4月　（第8章　ボディープランの確立 を執筆）
  3. Tazumi, S., Yabe, S., and Uchiyama, H. Paraxial T-box genes, Tbx6 and Tbx1, are required for cranial chondrogenesis and myogenesis. （沿軸中胚葉のT-box遺伝子であるTbx6とTbx1は、頭部筋肉および頭蓋軟骨の発生に必要である）Devl. Biol., 340, 170-180, 2010.
  4. Hitachi, K., Danno, H., Tazumi S., Aihara Y., Uchiyama, H., Okabayashi, K., Kondow, A., and Asashima, M. The Xenopus Bowline/Ripply family proteins negatively regulate the transcriptional activity of T-box transcription factors. （アフリカツメガエルのBowline/Ripplyファミリータンパク質はT-box転写因子の転写活性を抑制的に制御している）Int. J. Dev. Biol. 53, 631-639, 2009.
  5. Tazumi, S., S. Yabe, J. Yokoyama, Y. Aihara, and H. Uchiyama. pMesogenin1 and 2 function directly downstream of Xtbx6 in Xenopus somitogenesis and myogenesis. 　（ツメガエルの体節形成と筋形成においてpMesogenin1と2はXtbx6の直接の下流で機能している）Dev. Dyn. 237, 3749-3761, 2008.
  6. Hitachi K., Danno H., Kondow A., Ohnuma K., Uchiyama H., Ishiura S., Kurisaki A, and Asashima M. Physical interaction between Tbx6 and mespb is indispensable for the activation of bowline expression during Xenopus somitogenesis. （アフリカツメガエルの体節形成の間、bowlineの活性化にはTbx6とmespbの物理的な相互作用が必要である）Biochem. Biophys. Res. Commun., 372, 607-612, 2008.
  7. Hitachi K., Kondow A., Danno H., Inui M., Uchiyama H., and Asashima M.　Tbx6, Thylacine1, and E47 synergistically activate bowline expression in Xenopus somitogenesis. （アフリカツメガエルの体節形成においてTbx6、Thylacine1、E47は相乗的にbowlineの発現を活性化する）Devl. Biol., 313, 816-828, 2008.
  8. Yabe S., Tazumi S., Yokoyama J., and Uchiyama, H. Xtbx6r, a novel T-box gene expressed in the paraxial mesoderm, has anterior neural-inducing activity. （前方神経誘導活性をもつ、沿軸中胚葉で発現する新規T-box遺伝子Xtbx6r）Int. J. Dev. Biol., 50, 681-689, 2006.
  9. Hamaguchi T., S. Yabe, H. Uchiyama, and R. Murakami. Drosophila Tbx6-related gene, Dorsocross, mediates high levels of Dpp/Scw signal required for the development of amnioserosa and wing discs. （ショウジョウバエのTbx6に関連した遺伝子Dorsocrossは、amnioserosaと羽成虫原基の発生に必要な高いレベルのDpp/Scwシグナルを仲介する） Devl. Biol. 265, 355-368, 2004.
  10. Uchiyama, H., T．Kobayashi，A．Yamashita，S. Ohno, and S. Yabe. Cloning and characterization of a T-box gene Tbx6 in Xenopus laevis. （アフリカツメガエルにおけるT-box遺伝子Tbx6のクローニングと性格づけ）　Develop. Growth Differ. 43, 657-669, 2001.
  11. Yamamoto T., S. Iemura, S. Takagi, H. Uchiyama, S. Shimasaki, H. Sugino and N. Ueno. Direct binding of follistatin to BMPs inhibits ventral and epidermal cell fates in early Xenopus embryo. （初期アフリカツメガエル胚において骨形成タンパク質とその受容体の複合体へのフォリスタチンの直接結合が，腹側および表皮への細胞運命を抑制する)　Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 9337-9342 (1998).
  12. 内山英穂， 浅島　誠．　中胚葉誘導から胚のボディープランへ　－胚の頭尾・背腹軸決定のしくみ－　「両生類の発生生物学」　第９章 片桐千明編著、北海道大学出版会　pp187-206 (1998).