イッソホタテガイ（Patinopecten yessoensis）におけるフォックス転写因子の同定と発現プロファイル

Identification and expression profiles of Fox transcription factors in the Yesso scallop (Patinopecten yessoensis).

• Shaoxuan Wu
• Yang Zhang
• Yajuan Li
• Huilan Wei
• Zhenyi Guo
• Shi Wang
• Lingling Zhang
• Zhenmin Bao

抄録

フォークヘッドボックス（Fox）遺伝子ファミリーは、脊椎動物の初期発生や細胞の増殖・分化など、様々な生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たす転写因子のファミリーである。しかし、軟体動物のFoxファミリーに関する研究は、現在のところ比較的不足している。本研究では、イッソホタテガイ（Patinopecten yessoensis）のFox遺伝子ファミリーを系統的に同定した。また、発生初期および成体組織におけるFox遺伝子ファミリーの発現プロファイルを解析した。その結果、P. yessoensisには26個のFox遺伝子が存在することがわかった。26個の遺伝子のうち、24個は20個のサブファミリーに属していた。そのうち、I,Q1,R,S亜科に属するFox遺伝子は、P. yessoensisには存在しなかった。他の2つの遺伝子は、他の軟体動物や原始生物のFox遺伝子と独立した2つのクラッドを形成していた。これらの遺伝子はFoxファミリーの新しいメンバーである可能性があり、FoxYとFoxZと名付けられた。P. yessoensisは、FoxC-FoxL1遺伝子クラスターがBranchiostoma floridaeと類似した構造を持っており、このクラスターが両眼対称動物の祖先に既に存在していた可能性が示唆された。また、Foxの遺伝子発現解析を行ったところ、ほとんどの遺伝子が初期発生の複数の段階で連続的に発現していたことから、Fox遺伝子はP. yessoensisの胚・幼虫発生の制御に広く関与している可能性が示唆された。9 個の Fox 遺伝子は、神経節、足、卵巣、精巣、エラなどの特定の組織で特異的に発現していた。精巣と卵巣で異なる発現を示した９つの遺伝子について、生殖腺の４つの発生段階での発現量を解析した。その結果、卵巣ではFoxL2、FoxE、FoxYが全発生段階で高発現し、精巣ではFoxZが全発生段階で高発現していた。これらの遺伝子が性維持や配偶子形成に重要な役割を果たしている可能性が示唆された。今回の研究は、Foxファミリーの進化的・機能的研究の参考になると考えられる。

The forkhead box (Fox) gene family is a family of transcription factors that play important roles in a variety of biological processes in vertebrates, including early development and cell proliferation and differentiation. However, at present, studies on the mollusk Fox family are relatively lacking. In the present study, the Fox gene family of the Yesso scallop (Patinopecten yessoensis) was systematically identified. In addition, the expression profiles of the Fox gene family in early development and adult tissues were analyzed. The results showed that there were 26 Fox genes in P. yessoensis. Of the 26 genes, 24 belonged to 20 subfamilies. The Fox genes belonging to the I, Q1, R and S subfamilies were absent in P. yessoensis. The other 2 genes formed 2 independent clades with the Fox genes of other mollusks and protostomes. They might be new members of the Fox family and were named FoxY and FoxZ. P. yessoensis contained a FoxC-FoxL1 gene cluster similar in structure to that of Branchiostoma floridae, suggesting that the cluster might already exist in the ancestors of bilaterally symmetrical animals. The gene expression analysis of Fox showed that most of the genes were continuously expressed in multiple stages of early development, suggesting that Fox genes might be widely involved in the regulation of embryo and larval development of P. yessoensis. Nine Fox genes were specifically expressed in certain tissues, such as the nerve ganglia, foot, ovary, testis, and gills. For the 9 genes that were differentially expressed between the testis and ovary, their expression levels were analyzed during the 4 developmental stages of gonads. The results showed that FoxL2, FoxE and FoxY were highly expressed in the ovary during all developmental stages, while FoxZ was highly expressed in the testis during all developmental stages. The results suggested that these genes might play an important role in sex maintenance or gametogenesis. The present study could provide a reference for evolutionary and functional studies of the Fox family in metazoans.

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