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2015年3月21日 (土)

重力下で立体臓器つくる遺伝子を同定

2015年3月18日
サイエンスポータル科学ニュース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 言うまでもないことだが、生物は地球の
重力下で生きている。
 
 重力にあらがって立体的な臓器を
どう形成できるかは生物学の基本的な
謎だった。
 
 その謎解きの手がかりが分子レベルで
初めてわかった。
 
 脊椎動物が重力下で立体的な臓器と体を
つくる仕組みの一端を、英バース大学の
清木(旧姓:古谷)誠(せいき[ふるたに]
まこと)博士の研究グループと
オーストリアISTのハイゼンベルグ博士、
東京医科歯科大学難治疾患研究所の
仁科博史(にしな ひろし)教授らが解明
した。
 
 生物の立体構造づくりの研究で大きな
一歩になった。
 
 大阪大学、慶応義塾大学、広島大学、
名古屋大学、英オックスフォード大学、
米ウイスコンシン大学のグループとの
共同研究で、3月17日の英科学誌
ネイチャーのオンライン版で発表した。
 
 理論生物学の創始者とされる英国の
ダーシー・トンプソンは約100年前、
地球上の生物の形は重力に大きな影響を
受けていると指摘した。
 
 しかし、生物がどのように重力に抵抗
して体の形づくりをするかは謎だった。
 
 さまざまな組織は整然と配置されて、
機能する臓器を形成する。
 
 その仕組みもわかっていなかった。
 
 これら重要な問題を解決するには、適切
なモデル生物が必要だった。
 
 日本が得意とするメダカが決定的な役割
を果たした。
 
 研究グループは、脊椎動物の臓器の形成
をつかさどる遺伝子を網羅的に同定する
目的で、臓器形成に異常を示す
メダカ変異体の大規模スクリーニングを
実施した。
 
 この中で、ふ化する前に体全体が扁平に
なる変異体が単離され、2004年に公表
した。
 
 そのユニークな形態から
hirame(ヒラメ)と命名した。
 
 hirame変異体のメダカは、組織が3次元
の形状を失うだけでなく、組織の配置も
異常になり、平べったくつぶれたような
形になった。
 
 こうした変異体は初めてで、「面白い」
と集中的に解析した。
 
 その結果、遺伝子発現を制御する
転写共役因子YAPの変異が原因と判明した。
 
 YAPタンパク質が消失すると、細胞張力
が低下し、重力に抵抗できなくなって、
3次元構造をとる組織が崩壊することが
明らかとなった。
 
 遺伝情報の読み取りを効果的に調節する
転写共役因子のYAPは、細胞を内側から
支える骨格のアクトミオシンネットワーク
の重合・脱重合を調節する遺伝子の発現を
左右して、細胞張力を制御するという
新しい仕組みを突き止めた。
 
 また、組織・臓器を正しく配置できない
原因は、細胞張力の低下で、接着の働きを
する細胞外基質フィブロネクチンに異常が
生じるためであることも確かめた。
 
 さらに、この細胞張力制御の遺伝子は、
ヒトでも保存されていることもわかり、
脊椎動物の臓器形成に共通した基本的な
仕組みであることがうかがえた。
 
 仁科博史教授は「重視されながら、
100年来、謎だった生物学の重要課題、
重力問題の解明に道が開けた。
 
 メダカが3次元臓器形成解明のための
優れたモデル生物であることもわかった。
 
 メダカのヒラメ変異体を2004年に世に
出してから、11年間研究を重ねて、
立体構造形成の鍵を握る分子YAPと
その機能にたどりついた。
 
 YAP遺伝子は昆虫からヒトまで広く保存
されており、がん遺伝子としても注目
されている。
 
 この遺伝子を手がかりに、重力に
あらがう形態形成の遺伝子群をさらに
解いていきたい」と話している。
 
 関連リンク
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 素晴らしい成果です。
 
>重力にあらがって立体的な臓器を
>どう形成できるかは生物学の基本的な
>謎だった。
 
>メダカのヒラメ変異体を2004年に
>世に出してから、11年間研究を重ねて、
>立体構造形成の鍵を握る分子YAPと
>その機能にたどりついた。
 
 凄く時間のかかるものですね。
 
 科学とはそんなものなのでしょう。
 
 簡単には真理にたどり着けない。
 
 とくに分子的な解明には時間がかかり
ます。
 
>この遺伝子を手がかりに、重力に
>あらがう形態形成の遺伝子群をさらに
>解いていきたい
 
 おおいに期待したい。
 
 これからの再生医療にも強く関連する
はず。

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