多様な海産無脊椎動物の中で、ウニやホヤなど、ごく一部の動物種だけが発生研究に用いられてきた。本研究では、歴史的にあまり着目されてこなかった動物種を用いて、以下の項目について研究を進めた。
卵形成と受精
Dinophilus属のゴカイは、極端な性的二形を示し、雌雄間で卵サイズが異なることが知られている。この動物種では、核型分析を行った先行研究から、交尾・受精後に、卵黄が蓄積し、卵サイズの差が生じることが予想されていた。今回、交尾後の雌個体における卵サイズ増加と受精タイミングの関係を解析した。雌個体を樹脂に包埋し、厚さ5μmの切片を作成、HE染色を施した後に、顕微鏡観察を行った。その結果、先行研究からの予想とは異なり、卵サイズの雌雄差が生じた後に、受精が成立していることが明らかになった。この事実は、性が精子の型によらず、受精以前に存在する何らかの別の要因で決定されている可能性を示唆している。今後は、その要因の探索を行う予定である。
成長・形態形成
イトマキヒトデ幼生のビピンナリア期に着目し、アスタチン属メタロプロテアーゼ（PpMC5）と核型トランスグルタミナーゼ(PpnTG)の機能解析を、モルフォリノオリゴを用いた発現抑制モルファントの表現型観察により進めた。PpMC5モルファントを透過型電子顕微鏡で観察したところ、変調した基底膜と断片化した細胞が見出された。このとき、間充織細胞は食作用を活発に行い、膨潤した状態であった。一方、従来研究で判明していたPpnTGのヒストン二量化機能の観点から、PpnTGのモルファントとその実験対照で細胞数を揃えた状態でウエスタンブロッテイング解析を試行した。その結果、PpnTGのモルファントでは、単量体のヒストン合成量の顕著な増加が認められた。両研究から、胚期を経た幼生期に、生理状況が大きく変化している実体を言及できるようになってきている。
Among huge numbers of marine invertebrates, only a few model animals, such as sea urchins, ascidians and so on, have been used as experimental materials for developmental biology. In the present study, we investigated significant developmental phenomena using unique properties of non-model marine animals.
Oogenesis and fertilization
It has been reported that Dinophilus sp (polychatae) exhibits sexual dimorphism in which female eggs are apparently larger than male ones. In previous karyotyping studies, it has been predicted that the difference in egg sizes is caused by accumulation of yolk after fertilization. In the present study, we examined this hypothesis under a light microscopic observation of HE stained sections of breeding females. Unlike the expectation from previous studies, it is revealed that sperm nucleus was only observed in oocytes after completion of yolk accumulation. These facts suggest that in Dinophilus sp, sex of the eggs is determined before fertilization by unknown factor(s).
Larval growth and morphogenesis
By using morpholino antisense oligos, we have examined functions of astacin metalloprotease (PpMC5) and nuclear type of trans glutaminase during larval development of the starfish, Patria pectinifera. In morphant of PpMC5, transmission electron microscopy showed that in unhealthy morphology, disorganization of basal lamina and cell fragmentations concomitantly occur in the epithelial cells around which mesenchyme cells actively scavenge epithelial cell carcasses. On the other hand, in PpNTG morphants, larvae also become unhealthy and, surprisingly, histone H4 is shown to be over synthesized by means of western blotting analysis. Together, some protases act on suppressive modulations of specific substrates in developmental growth and morphogenesis of P. pectinfera larvae.
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