Research Abstract


Expansion of TALE homeobox genes and the evolution of spiralian development

2017年10月30日 Nature Ecology & Evolution 1 : 1942 doi: 10.1038/s41559-017-0351-z


軟体動物、環形動物および扁形動物を含む冠輪動物(らせん卵割動物)は、初期卵割の典型的な割球配置や、動物–植物極軸に沿った割球群における初期の細胞運命の割り当てといった独特の発生過程が共通している。しかし、この初期の細胞運命の割り当てを担う分子メカニズムはほとんど分かっていない。今回我々は、冠輪動物に特有のTALE(three-amino-acid loop extension)型ホメオボックス遺伝子群の拡張について報告する。軟体動物腹足類のクサイロアオガイ(Nipponacmea fuscoviridis)と環形動物多毛類のヤッコカンザシ(Spirobranchus kraussii)では、初期発生中に、このTALE遺伝子群の一部が動物–植物極軸に沿って入れ子状に発現する。これらの遺伝子を阻害するか過剰発現させると、遺伝子発現パターンから予測されるように割球の発生運命が変化する。以上の結果は、新規TALE遺伝子群の拡張が、冠輪動物における新たな細胞運命割り当て機構の確立に極めて重要な役割を果たしていることを示唆している。

Yoshiaki Morino, Naoki Hashimoto and Hiroshi Wada

Corresponding Author

守野 孔明
筑波大学 生命環境系

Spiralians, including molluscs, annelids and platyhelminths, share a unique development process that includes the typical geometry of early cleavage and early segregation of cell fate in blastomeres along the animal–vegetal axis. However, the molecular mechanisms underlying this early cell fate segregation are largely unknown. Here, we report spiralian-specific expansion of the three-amino-acid loop extension (TALE) class of homeobox genes. During early development, some of these TALE genes are expressed in staggered domains along the animal–vegetal axis in the limpet Nipponacmea fuscoviridis and the polychaete Spirobranchus kraussii. Inhibition or overexpression of these genes alters the developmental fate of blastomeres, as predicted by the gene expression patterns. These results suggest that the expansion of novel TALE genes plays a critical role in the establishment of a novel cell fate segregation mechanism in spiralians.