広報活動

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2013年4月8日

独立行政法人理化学研究所
独立行政法人科学技術振興機構

動物の体作りに重要なレチノイン酸の可視化に成功

-脊椎動物の胚でレチノイン酸が直線的な濃度勾配を形成-

GEPRAで可視化したレチノイン濃度
濃度が高いほど赤く、低いほど緑として表示

濃度によって細胞の運命を決める分子の総称をモルフォゲンといいます。動物の発生・変態・再生などの各段階で、体のさまざまな空間に「濃度勾配」を作って細胞に位置情報を与えます。この情報をもとに体全体が作られていきます。

脊椎動物の発生過程に特有なモルフォゲンとして知られているものに、ビタミンA誘導体のレチノイン酸があります。しかし、レチノイン酸はタンパク質ではないため、遺伝子工学的な手法でタンパク質と結びつけることができません。化学的に蛍光標識することもできていません。レチノイン酸の濃度勾配はあるのか?あるとすれば直線的なのか非直線的なのか?といった問題は、これまで未解決のままでした。

理研の研究チームは、レチノイン酸が胚の中でどのような濃度分布を示し、位置情報を与えているのかを可視化しようと取り組みました。まず、レチノイン酸受容体のうち、レチノイン酸が結合する部分だけを取り出し、これに蛍光タンパク質をつなげた蛍光指示薬「GEPRA」を開発、実際にゼブラフィッシュの胚の前後の軸(頭尾軸)に沿ったレチノイン酸の濃度を可視化することに成功しました。レチノイン酸の濃度分布は胚の真ん中(合成部位)と胚の両端(分解部位)に挟まれた部分で“直線的な”勾配を形成しており、胚の中で素早く拡散することを示していました。

今後はGEPRAを哺乳類動物に適用していきます。これにより、妊婦のビタミンA過剰摂取による胎児催奇形のメカニズム解析や、リンパ球が体を巡ってリンパ組織に戻るホーミング現象、神経シナプスの可塑性などにおけるレチノイン酸の動きを解析できると期待されます。また、レチノイン酸は細胞の分化を促す作用をもつため、皮膚病やがんの治療、iPS細胞技術を中心とした再生医療分野でも重要です。GEPRAは、その適用範囲をますます拡大していく可能性を秘めています。

理化学研究所
脳科学総合研究センター 細胞機能探索技術開発チーム
チームリーダー 宮脇 敦史(みやわき あつし)