爬虫類の心臓の発達と心室の進化の分子基礎

科学分野:

• 進化的発達生物学 進化的発達生物学
• 心血管系の進化について
• 分子遺伝学 分子遺伝学

背景:

• 地球上の生命は,高度な循環器系を必要とし,鳥や哺乳類の4室の心臓の進化につながった.
• 胎児の心臓の進化の軌跡,特に心室分離は,まだ完全に理解されていません.
• 爬虫類の心室構造は議論され,単一対不完全な隔膜を持つ心室についての質問があります.

研究 の 目的:

• 心臓進化の過程で爬虫類の心室の発達における遺伝子発現の役割を調査する.
• 腹腔の発達とTボックス転写因子遺伝子Tbx5発現を,カメやアノールで,哺乳類や鳥類の既知のパターンと比較する.
• 静脈分離と胎児心臓の進化の基礎となる分子メカニズムを解明する.

主な方法:

• 赤耳のスライダーカメ (Trachemys scripta elegans) と緑のアノール (Anolis carolinensis) の心臓の発達とTbx5遺伝子発現を調べました.
• 爬虫類のTbx5発現パターンを,鳥類や哺乳類のモデルと比較した.
• マウスモデルでの遺伝子ノックアウト (Tbx5喪失) と誤発現の研究を使用して,心室分離におけるTbx5機能を評価しました.

主要な成果:

• カメの胚とアノールの胚は,哺乳類や鳥類の左心室限定表現とは異なり,開発中の心室で最初は均質なTbx5発現を示します.
• Tbx5の発現は,カメの左心室に限定され,左から右の傾斜を形成しますが,アノールではそうではありません.
• マウスモデルでのTbx5の喪失または誤発現は,単一の未開封の心室室を産生し,Tbx5のパターニングと開封における重要な役割を強調しています.

結論:

• 傾きが高く,正しく配置されたTbx5のグラデーションは,心室隔断を確立するために不可欠です.
• 進化の過程でTbx5発現の精製は,乳芽類の異なる心室の発達に寄与した可能性がある.
• Tbx5のような発達調節体の変化した発現は,心臓の発達を含む脊椎動物の進化のための重要な分子機構を提供します.