Research Abstract
クモの頭部体節形成にかかわるhedgehog発現の波の伝播と分裂
Travelling and splitting of a wave of expression involved in spider-head segmentation
2011年10月11日 Nature Communications 2 : 500 doi: 10.1038/ncomms1510
発生の際の体節形成は空間的周期パターンを作り出す過程の1つである。遺伝子発現の波の頂点部分の分裂は、この種の過程を引き起こすと数学的に予測される単純な方法であるが、生物学的には十分解明されていなかった。本論文では、オオヒメグモ（Achaearanea）胚で、頭部の軸の伸長と関連して、遺伝子発現パターンが時間と共に繰り返し分裂して複数のストライプを作ることを示す。体節形成に先立って、hedgehogホモログ遺伝子発現の1つの波が、発生段階6の間に後方へと伝播していくのが観察された。このストライプ状の波はorthodenticleホモログの1つを共発現しており、組織が収斂伸長するとともに、分裂とシフトのサイクルを2回繰り返し、頭部体節を生み出す領域として働く。orthodenticleホモログとodd–pairedホモログの2つがヘッジホッグシグナル伝達の標的であることが突き止められ、これらの活性がフィードバックを介してその頭部発生領域を維持し、この領域でのストライプの分裂を促進することを示唆する証拠が得られた。「ストライプ–分裂」戦略はショウジョウバエ（Drosophila）胞胚葉の切り分けと共通の遺伝的成分を使っていると考えられ、これらは自己調節性のシグナル伝達ネットワークへの参入に必要とされる。
- JT生命誌研究館
- 大阪大学大学院 理学研究科 生物科学専攻
- 理化学研究所 発生・再生科学総合研究センター
- 京都大学大学院 理学研究科 生物科学専攻 生物物理学教室
During development segmentation is a process that generates a spatial periodic pattern. Peak splitting of waves of gene expression is a mathematically predicted, simple strategy accounting for this type of process, but it has not been well characterized biologically. Here we show temporally repeated splitting of gene expression into stripes that is associated with head axis growth in the spider Achaearanea embryo. Preceding segmentation, a wave of hedgehog homologue gene expression is observed to travel posteriorly during development stage 6. This stripe, co-expressing an orthodenticle homologue, undergoes two cycles of splitting and shifting accompanied by convergent extension, serving as a generative zone for the head segments. The two orthodenticle and odd–paired homologues are identified as targets of Hedgehog signalling, and evidence suggests that their activities mediate feedback to maintain the head generative zone and to promote stripe splitting in this zone. We propose that the ‘stripe-splitting’ strategy employs genetic components shared with Drosophila blastoderm subdivision, which are required for participation in an autoregulatory signalling network.
