「Gastrulation brain homeoboxファミリー」の版間の差分
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{{box|text= ''Gastrulation brain homeobox''（''Gbx''）遺伝子はほぼ全ての多細胞動物で存在が知られる、進化的に極めて古いホメオボックス遺伝子ファミリーであり、多様な機能が明らかになっている。脊椎動物で研究が進んでおり、初期神経板での中脳と後脳の境界の決定とその位置での峡部オーガナイザーの形成、そしてその後の小脳形成において''Gbx''が重要な役割を担うことから注目を集めた。その後、終脳、視床、脊髄などにおいて各種ニューロンの発生が''Gbx''により制御されること、この遺伝子は神経堤細胞や内耳原基の発生を制御すること、心臓の発生にも関わることなどが判明した。近年の研究は、''Gbx''が細胞の多能性維持に関わること、一方で各種疾患と関わりをもつことも明らかにしており、この遺伝子の役割は、今後も引きつづき、脳形成をはじめとする動物発生に関わる基礎生物科学、そして医学研究の重要な対象となると考えられる。}} | {{box|text= ''Gastrulation brain homeobox''（''Gbx''）遺伝子はほぼ全ての多細胞動物で存在が知られる、進化的に極めて古いホメオボックス遺伝子ファミリーであり、多様な機能が明らかになっている。脊椎動物で研究が進んでおり、初期神経板での中脳と後脳の境界の決定とその位置での峡部オーガナイザーの形成、そしてその後の小脳形成において''Gbx''が重要な役割を担うことから注目を集めた。その後、終脳、視床、脊髄などにおいて各種ニューロンの発生が''Gbx''により制御されること、この遺伝子は神経堤細胞や内耳原基の発生を制御すること、心臓の発生にも関わることなどが判明した。近年の研究は、''Gbx''が細胞の多能性維持に関わること、一方で各種疾患と関わりをもつことも明らかにしており、この遺伝子の役割は、今後も引きつづき、脳形成をはじめとする動物発生に関わる基礎生物科学、そして医学研究の重要な対象となると考えられる。}} | ||
== | ==Gastrulation brain homeoboxファミリーとは== | ||
''Antp'' | ''[[Antp]]''クラスに分類される[[ホメオボックス遺伝子]]群の一つで<ref name=Holland2005><pubmed>16144637</pubmed></ref><ref name=Pollard2000><pubmed>10996074</pubmed></ref>、[[無脊椎動物]]、[[脊椎動物]]を問わず[[動物界]]に広く存在する（'''表1'''）。名称は、[[原腸形成]](gastrulation)期の[[アフリカツメガエル]]胚および発生初期の[[マウス]][[脳]]に発現が認められたことに由来する<ref name=Bulfone1993><pubmed>7687285</pubmed></ref><ref name=Frohman>'''Frohman, M.A.''' ''Personal communication.''</ref>。 | ||
新たなホメオボックス型遺伝子の同定を目指し、多くの動物種において、[[縮重プライマー]]を用いた[[PCR]]が行われた結果、同定された。脊椎動物では二つのパラログ遺伝子、''[[Gbx1]]''と''[[Gbx2]]''が知られており、多くの種で原腸形成以降様々な領域で発現するが、脳での発現と機能が顕著である。研究の初期では、脊椎動物胚での[[中脳後脳境界]][[midbrain–hindbrain boundary]] ([[MHB]])の決定と[[峡部]]形成、[[中脳]]・[[小脳]]を誘導する[[オーガナイザー]]活性との関わりから注目を浴びたが、その後、[[中枢神経系]]の発生を始めとして多様な発生の局面で役割が明らかになりつつある。 | |||
なお、最初に報告されたのは[[ニワトリ]]''Gbx1''であり、当初''[[Chox7]]''<ref name=Fainsod1989><pubmed>2473919</pubmed></ref>と呼ばれ、引き続いてマウスでは''[[MMoxB]]''と命名された<ref name=Murtha1991><pubmed>1720547</pubmed></ref>。一方、Gbx2は、同定時には''[[MMoxA]]''<ref name=Murtha1991><pubmed>1720547</pubmed></ref>あるいは''[[Stra7]]''<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref>と呼ばれていた。 | |||
これまで、''Gbx1''についてはヒト<ref name=Matsui1993a><pubmed>8097731</pubmed></ref>、マウス<ref name=Murtha1991><pubmed>1720547</pubmed></ref> <ref name=Waters2003><pubmed>12799077</pubmed></ref>、ニワトリ<ref name=Fainsod1989><pubmed>2473919</pubmed></ref> <ref name=Obinata2001><pubmed>11162634</pubmed></ref> | これまで、''Gbx1''についてはヒト<ref name=Matsui1993a><pubmed>8097731</pubmed></ref>、マウス<ref name=Murtha1991><pubmed>1720547</pubmed></ref><ref name=Waters2003><pubmed>12799077</pubmed></ref>、ニワトリ<ref name=Fainsod1989><pubmed>2473919</pubmed></ref><ref name=Obinata2001><pubmed>11162634</pubmed></ref>、[[ゼブラフィッシュ]]<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref><ref name=Rhinn2003><pubmed>12963112</pubmed></ref>、''Gbx2''に関しては、ヒト<ref name=Chapman1995><pubmed>7758585</pubmed></ref><ref name=Lin1996><pubmed>8838315</pubmed></ref><ref name=Matsui1993b><pubmed> 7903253 </pubmed></ref>、マウス<ref name=Bulfone1993><pubmed>7687285</pubmed></ref><ref name=Murtha1991><pubmed>1720547</pubmed></ref>、ニワトリ<ref name=Kowenz-Leutz1997><pubmed>9346236</pubmed></ref><ref name=Niss1998><pubmed>9767154</pubmed></ref>、[[アフリカツメガエル]]<ref name=von_Bubnoff1996><pubmed>8652408</pubmed></ref><ref name=Tour2001><pubmed>11684099</pubmed></ref>、ゼブラフィッシュ<ref name=Kikuta2003><pubmed>14579382</pubmed></ref><ref name=Rhinn2003><pubmed>12963112</pubmed></ref><ref name=Su2002></ref>などで初期の研究が行われた（'''表1'''）。''Gbx''はさらに、原始的脊椎動物である[[無顎類]]、脊椎動物と同じく[[脊索動物]]に属する[[頭索類]]<ref name=Holland2005><pubmed>16144637</pubmed></ref>、そして脊索動物とともに[[後口動物]]とされる[[半索動物]]<ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref><ref name=Lowe2003><pubmed>12837244</pubmed></ref>と[[棘皮動物]]<ref name=Mito1997><pubmed>9299226</pubmed></ref><ref name=Morris1997><pubmed>9409777</pubmed></ref>でも見出された。また、[[前後軸]]を持つ[[多細胞動物]]のもう一つの主要系統である[[前口動物]]でも、[[節足動物]]（[[ショウジョウバエ]]）（''[[unplugged]]'', ''[[unpg]]''）<ref name=Chiang1995></ref>、[[軟体動物]]<ref name=Mesías-Gansbiller2012><pubmed>22245384</pubmed></ref><ref name=Focareta2014><pubmed>25286399</pubmed></ref><ref name=Wollesen2017><pubmed>28710480</pubmed></ref>、[[環形動物]]で同定された<ref name=Lee2003><pubmed>12718333</pubmed></ref><ref name=Steinmetz2011><pubmed>21210944</pubmed></ref>。さらに近年、これら[[左右相称動物]]のみならず、[[放射相称動物]]である[[刺胞動物]]でも存在が知られるようになった<ref name=He2023><pubmed>37315559</pubmed></ref>。なお、これら無脊椎動物では''Gbx1''と''Gbx2''への[[遺伝子重複]]は確認されていない（'''表1'''）。意外なことに、脊椎動物に最も近縁とされる無脊椎動物の[[尾索類]]（[[ホヤ]]、''[[Ciona]]''）のゲノムでは見出されておらず<ref name=Wada2003><pubmed>12736825</pubmed></ref>、この系統では二次的に喪失したと考えられる。 | ||
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|+ 表1．動物界における ''Gbx'' 遺伝子の分布 | |+ 表1．動物界における ''Gbx'' 遺伝子の分布 | ||
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| 放射相称動物 || || 刺胞動物 || ''Gbx'' || イソギンチャクモドキ（''Nematostella vectensis''） || <ref name=He2023><pubmed>37315559</pubmed></ref> | | 放射相称動物 || || 刺胞動物 || ''Gbx'' || イソギンチャクモドキ（''Nematostella vectensis''） || <ref name=He2023><pubmed>37315559</pubmed></ref> | ||
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|rowspan="9"| 左右相称動物 ||rowspan="3"| 前口動物 || 節足動物 || ''Gbx'' || | |rowspan="9"| 左右相称動物 ||rowspan="3"| 前口動物 || 節足動物 || ''Gbx'' || [[キイロショウジョウバエ]]（''Drosophila melanogaster''） || <ref name=Chiang1995><pubmed>8582298</pubmed></ref> | ||
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|軟体動物 || ''Gbx'' || | |軟体動物 || ''Gbx'' || 二枚貝類（5種）、[[ヒザラガイ]]（''[[Acanthochitona crinita]]''）、[[サンゴノヒモ]]（''[[Wirenia argentea]]''）、[[カリフォルニアヤリイカ]]（''[[Loligo opalescens]]''）、[[ヨーロッパコウイカ]]（''[[Sepia officinalis]]''）|| <ref name=Focareta2014><pubmed>25286399</pubmed></ref><ref name=Lee2003><pubmed>12718333</pubmed></ref><ref name=Mesias-Gansbiller2012><pubmed>22245384</pubmed></ref><ref name=Wollesen2017><pubmed>28710480</pubmed></ref> | ||
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|環形動物 || ''Gbx'' || | |環形動物 || ''Gbx'' || [[ユムシ]]（''[[Urechis caupo]]''）、[[ツリミミズ]]（''[[Lumbricus sp.]]''）、[[イソツルヒゲゴカイ]]（''[[Platynereis dumerilii]]''） || <ref name=Lee2003><pubmed>12718333</pubmed></ref><ref name=Steinmetz2011><pubmed>21210944</pubmed></ref> | ||
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|rowspan="6" | 後口動物 || 棘皮動物 || ''Gbx'' || | |rowspan="6" | 後口動物 || [[棘皮動物]] || ''Gbx'' || [[ウニ]]の一種（''[[Holopneustes purpurescens]]''）、[[ヒトデ]]の一種（''[[Asterina minor]]''） || <ref name=Mito1997><pubmed>9299226</pubmed></ref><ref name=Morris1997><pubmed>9409777</pubmed></ref> | ||
|- | |- | ||
|半索動物 || ''Gbx'' || | |半索動物 || ''Gbx'' || [[ギボシムシ]]（''Saccoglossus kowalevskii''） || <ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref><ref name=Lowe2003><pubmed>12837244</pubmed></ref> | ||
|- | |- | ||
|頭索動物 || ''Gbx'' || | |頭索動物 || ''Gbx'' || [[ナメクジウオ]]（''Branchiostoma floridae''） || <ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref><ref name=Holland2005><pubmed>16144637</pubmed></ref> | ||
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|rowspan="3"|脊椎動物|| ''Gbx'' || | |rowspan="3"|脊椎動物|| ''Gbx'' || [[ヤツメウナギ]]（''Petromyzon marinus''） || <ref name=Bouillet1995><pubmed>8601031</pubmed></ref> | ||
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|''Gbx1'' || ヒト（''Homo sapiens''）、マウス（''Mus musculus''）、ニワトリ（''Gallus gallus''） || 本文参照 | |''Gbx1'' || ヒト（''Homo sapiens''）、マウス（''Mus musculus''）、ニワトリ（''Gallus gallus''） || 本文参照 | ||
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1. ''Gbx'' | 1. ''Gbx'' 遺伝子の存在と配列が記載された主要動物群。ただし、[[モデル動物]]を除いてPCRによる同定のみのものが多い。<br> | ||
2. ''Xenopus'' の ''gbx1'' については現時点ではゲノム配列からの予測に留まっている（2026年3月時点）。 | 2. ''Xenopus'' の ''gbx1'' については現時点ではゲノム配列からの予測に留まっている（2026年3月時点）。 | ||