「Gastrulation brain homeoboxファミリー」の版間の差分

　初期に報告された個体レベルでの発現について概説する(表2)。胚領域ごとの詳細は「個体機能」の項に譲る（発生段階の表記については表２の注２参照）。

　''Gbx1''は、マウスの場合、E7.5から胚体の後方領域で後端ほど強く発現しており、発現前端は後述する''Gbx2''のものよりやや後方にある。その後、後脳第2-第7菱脳節（r2-7）、脊髄、眼胞、内側基底核原基（MGE）、前脳基底部などで発現が見られる<ref name=Rhinn2004><pubmed>14745958</pubmed></ref>。神経系以外では、原条、尿嚢、側板中胚葉でも発現が観察されている<ref name=Waters2003><pubmed>12799077</pubmed></ref> <ref name=Rhinn2004><pubmed>14745958</pubmed></ref>。

　ニワトリでは、13日胚の脳と骨格筋で発現が検出された<ref name=Kowenz-Leutz1997><pubmed>9346236</pubmed></ref>。さらに、ニワトリ胚由来の表皮や腸の粘膜上皮で培養系において''Gbx1''の発現が確認されている<ref name=Obinata2001><pubmed>11162634</pubmed></ref>。

　ゼブラフィッシュ''gbx1''の場合、原腸形成期においてマウスとは発現パターンに大きな違いが見られる。この動物の場合、''gbx1''は、''gbx2''の発現がまだ見られない原腸形成中期（75% epiboly）において、''otx2''の発現する前方脳領域とほぼ相補的に神経板の後方で広く発現する<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref> <ref name=Rhinn2003><pubmed>12963112</pubmed></ref> （図2, 3）。こうした発現はマウス ''Gbx1'' では知られておらず、下述する四足類での ''Gbx2'' の発現と一致する。

 

　一方、体節形成期以降での ''gbx1'' の発現は、マウス ''Gbx1'' のものと類似している。まず、後脳では前端（r1）で発現が消失する一方、より後方の菱脳節、そして脊髄全域で発現する<ref name=Wang2018><pubmed>29289755</pubmed></ref>（図2, 3）。咽頭胚期（30 hpf以降）になると、''gbx1'' の発現は外套下部（終脳腹側）のMGE領域、そして後脳の鰓弓運動ニューロンでも観察されている<ref name=Rhinn2003><pubmed>12963112</pubmed></ref><ref name=Wang2018><pubmed>29289755</pubmed></ref>。

　マウスの場合<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref> <ref name=Wassarman1997><pubmed>9247335</pubmed></ref>、''Gbx2'' の発現は頭褶期（E7.5–7.75）に胚後方の3胚葉すべてで開始する。CNSでの発現は、前方で見られる ''Otx2'' 発現領域と接するように後方神経領域で広く認められるが、E10.5では後脳前端に収束する（図2, 3）。

　ニワトリ、ツメガエルでも、''Gbx2'' 発現は原腸形成中期にMHB周辺を前端として後方神経板で広範囲に観察され、徐々に発現は後脳前端へと限局する<ref name=Niss1998><pubmed>9767154</pubmed></ref> <ref name=Shamim1998><pubmed>9767154</pubmed></ref> <ref name=von_Bubnoff1996><pubmed>8652408</pubmed></ref>。なお、これらの動物種においても、神経板前方ではマウス同様 ''Otx2'' が発現しており、''Gbx2'' の発現はこれに接している<ref name=Hidalgo-Sánchez2005><pubmed>16111444</pubmed></ref><ref name=Nakamura2001><pubmed>11163885</pubmed></ref><ref name=Rhinn2001><pubmed>11179870</pubmed></ref><ref name=Simeone2002><pubmed>12100885</pubmed></ref>。

　マウスおよびニワトリ胚では、''Otx2'' と ''Gbx2'' の発現は原腸形成期に独立して始まり、重なりがみられるが、原腸形成後に両遺伝子の発現は排他的になり、明確な境界を形成する。なお、この時期に後脳前端で ''Fgf8'' の発現が始まり、峡部オーガナイザーが形成される<ref name=Garda2001><pubmed>11231064</pubmed></ref><ref name=Li2001><pubmed>11748135</pubmed></ref>（図2）。

　原腸形成以降、''Gbx2'' は様々な胚領域で発現する。マウスの場合<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref> <ref name=Wassarman1997><pubmed>9247335</pubmed></ref>、E8.5胚では前腸と尾芽、E9.5胚において脊髄全域、内耳原基（耳胞）、咽頭弓で発現し、E11.5になると、視床、線条体、小脳、延髄、脊髄背側、内耳上皮、咽頭弓でも観察される。成体では視床、膝状体、扁桃体で発現し、さらに脾臓とメス生殖管で発現が認められている<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref>。ニワトリ胚<ref name=Martínez-de-la-Torre2002><pubmed>11923005</pubmed></ref><ref name=Niss1998><pubmed>9767154</pubmed></ref><ref name=Shamim1998><pubmed>9767154</pubmed></ref>とツメガエル胚<ref name=von_Bubnoff1996><pubmed>8652408</pubmed></ref> <ref name=Tour2001><pubmed>11684099</pubmed></ref>でも ''Gbx2'' の発現パターンはマウスのものと類似している（詳細は表2参照）。

　なお、ニワトリ胚では、様々な造血系組織（骨髄、ファブリキウス嚢、肝臓、脾臓、胸腺）で発現が検出されている<ref name=Kowenz-Leutz1997><pubmed>9346236</pubmed></ref>。ゼブラフィッシュ ''gbx2'' の発現パターンも、原腸形成終了後になると四足類のものと共通性が高いが<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref><ref name=Rhinn2003><pubmed>12963112</pubmed></ref><ref name=Su2002><pubmed>11000984</pubmed></ref>、発生初期（原腸形成期）においては ''gbx1'' の場合と同様に大きな違いが見られる。

　ゼブラフィッシュでも ''otx2'' は原腸形成初期から神経板前方で発現するが<ref name=Mori1994><pubmed>7898305</pubmed></ref>、''gbx2'' は発現開始時期が遅く、原腸形成終期（90% epiboly）に後脳前端（r1）で初めて発現が検出され<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref><ref name=Rhinn2003><pubmed>12963112</pubmed></ref><ref name=Su2002><pubmed>11000984</pubmed></ref>、この発現は原腸形成終了後も維持される（図2, 3）。体節形成期（18–24 hpf）では終脳で一過的な発現が認められ、36 hpf以降には視床原基でも発現が観察される<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref><ref name=Su2002><pubmed>11000984</pubmed></ref>。体節形成期以降になると、耳原基/耳胞、移動中の神経堤細胞、咽頭弓、尾芽などでも発現が認められる。

　無脊椎動物についてはこれまで主にCNSでの発現が解析されてきた。半索動物胚の ''Otx'' と ''Gbx'' は、重なりはあるもののそれぞれ前方外胚葉と後方外胚葉で発現する。頭索類胚のCNSでは、前方の ''Otx'' 発現と後方の ''Gbx'' 発現が明瞭な境界をつくる<ref name=Holland2008><pubmed>18836256</pubmed></ref> <ref name=Lowe2003><pubmed>12837244</pubmed></ref> <ref name=Castro2006><pubmed>16687133</pubmed></ref>。一方、前口動物であるショウジョウバエの ''unpg'' は、st. 8において初めて腹側の神経外胚葉細胞と中胚葉細胞で発現する<ref name=Chiang1995><pubmed>8582298</pubmed></ref>。その後、CNSでは後方で発現し、前方脳特異的遺伝子 ''otd''（''Otx2'' ホモログ）の発現後端と接する<ref name=Hirth2003><pubmed>12702651</pubmed></ref>。環形動物（ゴカイ）および各種軟体動物の幼生でも同様に前後に沿った部域特異的発現が ''Otx''–''Gbx'' について報告された<ref name=Steinmetz2011><pubmed>21210944</pubmed></ref> <ref name=Focareta2014><pubmed>25286399</pubmed></ref> <ref name=Wollesen2017><pubmed>28710480</pubmed></ref>。以上の観察は、CNSのパターニングではたらく ''Otx2''–''Gbx'' の制御系が進化的に保存されてきたことを示唆する。なお、''unpg'' は、後述する変異体の表現型からも予想されるように第一気管分節内の脳分枝形成細胞でも発現する<ref name=Chiang1995><pubmed>8582298</pubmed></ref>。

・E7.5から後方で強く発現する。発現前端はGbx2のものよりやや後方にあり、後方に向けて発現が強くなる。その後、後脳第2–第7菱脳節（r2–r7）、脊髄（脳室帯）、眼胞、内側基底核原基（MGE）、前脳基底部などで発現が見られる。後脳では特にr3とr5で発現が顕著となる。<br>

・RT-PCRにより13日齢の脳と骨格筋で発現が検出された。<br>

| ツメガエル

・原腸形成中期（75% epiboly）からotx2の発現する前方領域とほぼ相補的に神経板の後方で広く発現する。<br>

・体節形成以降、後脳では前端（r1）で発現が消失する一方、より後方の菱脳節及び脊髄で発現が見られる。各菱脳節での発現レベルはダイナミックに変動する。<br>

・咽頭期（30 hpf以降）、外套下部（MGE）で発現が観察され、後脳運動ニューロンでも発現する。

・発現は頭尾軸（E7.5–7.75）に後方の3胚葉全てで開始し、その後CNSで発現が顕著となる。E7.75にはMHB周辺を前端として後方CNSで広く認められるが、徐々に前方に限定され、E10.5では後脳前端に収束する。<br>

・MHB周辺外においても多様な部位で発現する。E8.5胚では前腸と尾芽、E9.5胚では脊髄全域、内耳原基（耳胞）、咽頭弓、E11.5では視床、線条体、小脳、延髄の一部、脊髄背側、内耳上皮、咽頭弓で発現が検出される。成体では脳、脾臓、扁桃体で発現する。

・原腸形成の進行するHH3/HH4より胚盤葉後方で広く発現が見られる。HH6/HH6+より神経管での発現が顕著となり、体節形成が開始する時期にMHBを前端として後脳前方（r1–r3）で発現する。その後、後脳や脊髄側部の脳室帯、視床、菱脳節境界、尾芽、内胚葉、体節、耳胞内側部、咽頭弓周辺細胞などで発現する。<br>

| ツメガエル

・gbx2遺伝子は2つ同定されており（gbx2a, gbx2b）。gbx2aはマウスやニワトリと同様、原腸形成初期・中期（st.10.5/11）から後方の背・側外胚葉で広く発現し、st.13/14ではMHBに対応する鮮明な前方発現境界を示す。その後r1、脊髄、後方後脳、耳胞、移動中の神経堤細胞、咽頭弓で発現が見られる。gbx2bも同様の発現を示すが開始が遅く、発現レベルが低い。一方で血島での発現が観察される。

・発現開始時期が遅く、原腸形成終了期（90% epiboly）に後脳前端に出現する。原腸形成終了後も後脳前端で発現が継続する。体節形成期（18–24 hpf）に後脳で一過的に発現が検出される。36 hpf以降は視床原基でも発現が観察される。<br>

・Otx と Gbx は、重なりはあるものの、各々前方外胚葉と後方外胚葉で発現する。

・CNS では前方の Otx 発現と後方の Gbx 発現は明瞭な境界をつくっている。

・unpg は st. 8 において初めて腹側正中線上の神経外胚葉細胞および中胚葉細胞で発現が認められ、その前方境界は頭側溝に存在する。神経外胚葉において unpg 発現領域は後方で拡大し、その最前縁は中大脳（deutocerebrum）に到達する。この位置は中大脳/後大脳（tritocerebrum）境界領域に対応する。<br>

・unpg は第一気管分節内の脳分枝形成細胞においても発現する。

・Otx と Gbx が各々外胚葉の前方、後方で発現する。