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TANAKA MIKIKO
News & Topics
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「酸素」が手足の形作りの進化に重要な役割を果たしていることを発見 四肢動物の陸上進出に伴う環境変化によって、手足を形作るメカニズム「指間細胞死」が誕生
2019/06/14
Languages： Japanese
手足を形作るメカニズムとして「指間細胞死（しかんさいぼうし）」が知られているが、生物の進化と共に、なぜそのような仕組みが生まれたのかは、これまで解き明かされていなかった。 「指間細胞死」は通常アフリカツメガエルの手足では起こらないが、幼生（オタマジャクシ）を高酸素濃度の環境に曝すと起こるようになる。 通常、ニワトリの足には「指間細胞死」が起こるため、水かきはできないが、低酸素濃度の環境では、ニワトリの足でも「指間細胞死」が起こらなくなる。 手足ができる幼生期を陸で過ごすコキコヤスガエルでは「指間細胞死」が起こる。 「指間細胞死」は、進化の過程において陸で幼生期を過ごす四肢動物が出てきたことで、高濃度の酸素に曝されて誕生した発生メカニズムであるようだ。
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Oxygen shapes arms and legs: origins of a new developmental mechanism called interdigital cell death
2019/06/14
Languages： English
Scientists at Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), Yamagata University and Harvard University have discovered that environmental oxygen plays an important role shaping the hands and feet during development. The webbing between the fingers of some animals – the interdigital membranes – is formed in different ways across species.
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2017/10/03
Languages： Japanese
軟骨魚類トラザメの対鰭筋が遊離筋の特徴をもつ細胞からつくられることを解明軟骨魚類の対鰭筋は遊離筋によらない方法でつくられるという従来の説を覆す対鰭・四肢の筋肉が遊離筋によってつくられるという発生様式は、従来説より古い起源をもつ可能性を提示
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Basis of Development of Vertebrate Limb Muscles has been established in Cartilaginous Fishes
2017/10/03
Languages： English
Scientists at Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) have discovered that both bony and cartilaginous fish develop their appendages via a shared mechanism?the mechanism is also observed in land-dwelling vertebrates such as mice. They found the fin muscles of cartilaginous are formed by muscle precursors expressing Lbx1 expression, a gene that coordinates limb-muscle formation. This work revisits some related evolutionary hypotheses using a molecular biology approach and provides new insights.
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鰭から四肢への進化はどうして起ったか―サメの胸鰭を題材に謎を解き明かす―
2015/08/20
Languages： Japanese
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Key genetic event underlying fin-to-limb evolution
2015/08/20
Languages： English
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Mechanism determining survival-and-death fate of cells in limb formation clarified
2014/07/24
Languages： English
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2014/07/17
Languages： Japanese
Degree
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Doctor of Science
Research Interests
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Developmental Biology
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形態学
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分子発生生物学
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進化生物学
Research Areas
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Life Science / Developmental biology
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Life Science / Evolutionary biology
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Life Science / Biodiversity and systematics
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Life Science / Molecular biology
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Life Science / Morphology and anatomical structure
Education
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東北大学大学院 理学研究科 生物学専攻 前期・後期博士課程修了（井出宏之先生）
1993.4 - 1998.3
Country： Japan
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Osaka City University Faculty of Science Department of Biology
1989.4 - 1993.3
Country： Japan
Research History
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Institute of Science Tokyo Department of Life Science and Technology Professor
2024.10
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東京工業大学生命理工学院 教授
2021.2 - 2024.9
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Tokyo Institute of Technology School of Life Science and Technology Associate Professor
2016.4 - 2021.1
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Tokyo Institute of Technology Graduate School of Bioscience and Biotechnology, Department of Biological Sciences Associate Professor
2007.4 - 2016.3
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Tokyo Institute of Technology Graduate School of Bioscience and Biotechnology, Department of Biological Sciences
2004.4 - 2007.3
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オレゴン大学 上原ポストドクトラルフェロー（Prof. John H Postlethwait）
2003.4 - 2004.3
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ダンディー大学 日本学術振興会特別研究員等（Prof. Cheryll Tickle)
1998.8 - 2003.3
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ロンドン大学 日本学術振興会特別研究員（Prof. Cheryll Tickle）
1998.4 - 1998.7
Professional Memberships
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日本進化学会
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THE ECOLOGICAL SOCIETY OF JAPAN
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日本動物学会
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日本発生生物学会
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日本分子生物学会
Committee Memberships
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日本進化学会 理事 副会長
2024
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日本動物学会 理事 関東支部長
2024
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日本動物学会 生物科学連合委員
2022 - 2024
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日本動物学会 理事
2022 - 2024
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日本進化学会 代議員
2021
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日本発生生物学会 幹事長
2021 - 2022
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日本進化学会 執行部 専務理事
2020 - 2024
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日本動物学会 編集委員
2015
Committee type：Academic society
Papers
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Species-specific oxygen sensing governs the initiation of vertebrate limb regeneration Reviewed
Haruki Ochi, Marion Leleu, Evangelia Skoufa, Antonio Herrera, Sara A Wickström, Fides Zenk, Mahmut Selman Sakar, Can Aztekin, Kelly Hu, Alp Eren Demirtas, Hanrong Hu, Toru Kawanishi, Alessandro Valente, Lorenzo Noseda, Mikiko Tanaka, Sabrina Vinzens, Georgios Tsissios, Atharva Valanju
Science 392 adw8526 2026.4
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Immobilization secondary to cell death of muscle precursors with a dual transcriptional signature contributes to the emu wing skeletal pattern. Reviewed International journal
Eriko Tsuboi, Satomi F Ono, Ingrid Rosenburg Cordeiro, Reiko Yu, Toru Kawanishi, Makoto Koizumi, Shuji Shigenobu, Guojun Sheng, Masataka Okabe, Mikiko Tanaka
Nature Communications 15 ( 1 ) 8153 - 8153 2024.9
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Environmental oxygen exposure allows for the evolution of interdigital cell death in limb patterning Reviewed
Ingrid R Cordeiro, Kaori Kabashima, Haruki Ochi, Keijiro Munakata, Chika Nishimori, Mara Laslo, James Hanken, Mikiko Tanaka
Developmental Cell 50 ( 2 ) 155 - 166 2019.7
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Migratory appendicular muscles precursor cells in the common ancestor to all vertebrates. Reviewed International journal
Eri Okamoto, Rie Kusakabe, Shigehiro Kuraku, Susumu Hyodo, Alexandre Robert-Moreno, Koh Onimaru, James Sharpe, Shigeru Kuratani, Mikiko Tanaka
Nature Ecology & Evolution 1 ( 11 ) 1731 - 1736 2017.11
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The fin-to-limb transition as the re-organization of a Turing pattern Reviewed
Koh Onimaru, Luciano Marcon, Marco Musy, Mikiko Tanaka, James Sharpe
Nature Communications 7 11582 2016.5
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A shift in anterior-posterior positional information underlies the fin-to-limb evolution. Reviewed International journal
Koh Onimaru, Shigehiro Kuraku, Wataru Takagi, Susumu Hyodo, James Sharpe, Mikiko Tanaka
eLife 4 e07048 2015.8
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Hoxa9 compensates for the absence of Hoxc9 in suppressing limb-type motor neurons in sharks Reviewed International journal
Yuumi Yoshioka, Aoi Shinkai, Masaki Mizutani, Reiko Yu, Toru Kawanishi, Akane Kawaguchi, Shigehiro Kuraku, Mikiko Tanaka
Zoological Letters 2026.2
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BMP Dependent Modulation of ROS Generation and Scavenging Controls Interdigital Cell Death Reviewed
Satomi F. Ono, Rikito Furukawa, Ingrid Rosenburg Cordeiro, Kaori Kabashima, Kyohei Yoshida, Taiki Hatano, Koki Hayafune, Makoto Kashima, Akiha Kagehira, Reiko Yu, Toru Kawanishi, Mikiko Tanaka
Development, Growth & Differentiation 2025.12
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Canonical Wnt/β-Catenin Signaling Promotes Pelvic Fin Bud Initiation in Zebrafish Invited Reviewed
Yusaku Nakamura, Asato Irifune, Toru Kawanishi, Mikiko Tanaka
Zoological Science 43 ( 1 ) 2025.11
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Nkx2.5 triggers vascular remodeling in chicken but not in emu wing mesoderm Invited Reviewed
Ingrid Rosenburg Cordeiro, Satomi F. Ono, Aoi Shinkai, Hinako Iwashige, Reiko Yu, Guojun Sheng, Mikiko Tanaka
Developmental Biology 527 182 - 190 2025.11
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Heterochronic development of pelvic fins in zebrafish: possible involvement of temporal regulation of pitx1 expression Invited Reviewed
Hilda Mardiana Pratiwi, Masahiro Hirasawa, Kohki Kato, Keijiro Munakata, Shogo Ueda, Yuuta Moriyama, Reiko Yu, Toru Kawanishi, Mikiko Tanaka
Frontiers in Cell and Developmental Biology 11 ( 1170691 ) 2023.8
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Air–breathing behavior underlies the cell death in limbs of Rana pirica tadpoles Reviewed
Satomi F. Ono, Ingrid Rosenburg Cordeiro, Osamu Kishida, Haruki Ochi, Mikiko Tanaka
Zoological Letters 9 ( 1 ) 2023.1
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Regulation of the limb shape during the development of the Chinese softshell turtles Invited Reviewed
Ingrid R. Cordeiro, Reiko Yu, Mikiko Tanaka
Evolution and Development 22 ( 6 ) 451 - 462 2020.11
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Environmental Oxygen is a Key Modulator of Development and Evolution: From Molecules to Ecology: Oxygen-sensitive pathways pattern the developing organism, linking genetic and environmental components during the evolution of new traits Invited Reviewed
Ingrid Rosenburg Cordeiro, Mikiko Tanaka
BioEssays 42 ( 9 ) 2020.9
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Evolution of the avian digital pattern. Reviewed International journal
Kenta Kawahata, Ingrid Rosenburg Cordeiro, Shogo Ueda, Guojun Sheng, Yuuta Moriyama, Chika Nishimori, Reiko Yu, Makoto Koizumi, Masataka Okabe, Mikiko Tanaka
Scientific reports 9 ( 1 ) 8560 - 8560 2019.6
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Localization of β-catenin and Islet in the pelvic fin field in zebrafish Reviewed
Yuuta Moriyama, Hilda Mardiana Pratiwi, Shogo Ueda, Mikiko Tanaka
Zoological Science in press 2019.4
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Cux2 Refines the Forelimb Field by Controlling Expression of Raldh2 and Hox genes Reviewed
Shogo Ueda, Ingrid Rosenburg Rosenburg Cordeiro, Yuuta Moriyama, Chika Nishimori, Kei-ichi Kai, Reiko Yu, Ryuichiro Nakato, Katsuhiko Shirahige, Mikiko Tanaka
Biology Open 8 ( 2 ) bio040584 2019.1
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Preface-Ecology, Evolution and Development Invited Reviewed
Mikiko Tanaka
Development, Growth & Differentiation, Special Issue "Ecology, Evolution and Development" 61 ( 1 ) 3 - 4 2019.1
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Involvement of HGF/MET signaling in appendicular muscle development in cartilaginous fish. Invited Reviewed
Eri Okamoto, Yuuta Moriyama, Shigehiro Kuraku, Kei-Ichi Kai, Mikiko Tanaka
Development, growth & differentiation 61 ( 1 ) 97 - 103 2019.1
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Eri Okamoto, Mai Van Hieu, Atsushi Ishimatsu, Mikiko Tanaka
Zoological Letters 4 23 2018.12
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Alterations in anterior–posterior patterning and its accompanying changes along the proximal-distal axis during the fin-to-limb transition Invited Reviewed
Mikiko Tanaka
Genesis 56 ( 1 ) e23053 2018.1
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Publisher Correction: Migratory appendicular muscles precursor cells in the common ancestor to all vertebrates. Reviewed International journal
Eri Okamoto, Rie Kusakabe, Shigehiro Kuraku, Susumu Hyodo, Alexandre Robert-Moreno, Koh Onimaru, James Sharpe, Shigeru Kuratani, Mikiko Tanaka
Nature ecology & evolution 1 ( 11 ) 1784 - 1784 2017.11
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Kanami Noguchi, Ryota Ishikawa, Masahumi Kawaguchi, Kanako Miyoshi, Takahiko Kawasaki, Tatsumi Hirata, Makiko Fukui, Shigeru Kuratani, Mikiko Tanaka, Yasunori Murakami
DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION 59 ( 4 ) 270 - 285 2017.5
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Transgene introduction into the chick limb bud by electroporation Invited Reviewed
Shogo Ueda, Takayuki Suzuki, Mikiko Tanaka
Methods in Molecular Biology 1650 203 - 208 2017
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Evolution of vertebrate limb development Invited Reviewed
TANAKA Mikiko
Essential for Life Sciences DOI: 10.1002/9780470015902.a00 2017
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Mikiko Tanaka
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 413 ( 1 ) 1 - 7 2016.5
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Developmental Mechanism of Limb Field Specification along the Anterior–Posterior Axis during Vertebrate Evolution Invited Reviewed
Mikiko Tanaka
Journal of Developmental Biology 4 ( 2 ) 18 2016.5
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PICCORO: A technique for manipulating the activity of transcription factors with blue light Invited Reviewed
S. Masuda, M. Tanaka
ZEBRAFISH: GENETICS, GENOMICS, AND TRANSCRIPTOMICS, 4TH EDITION 135 289 - 295 2016
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Mikiko Tanaka, Reiko Yu, Daisuke Kurokawa
JOURNAL OF ANATOMY 227 ( 1 ) 81 - 88 2015.7
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Hiroki Kaneko, Yuki Nakatani, Koji Fujimura, Mikiko Tanaka
JOURNAL OF ANATOMY 225 ( 6 ) 659 - 674 2014.12
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Natsuno Suda, Takehiko Itoh, Ryuichiro Nakato, Daisuke Shirakawa, Masashige Bando, Yuki Katou, Kohsuke Kataoka, Katsuhiko Shirahige, Cheryll Tickle, Mikiko Tanaka
DEVELOPMENT 141 ( 14 ) 2885 - 2894 2014.7
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Blue light-mediated manipulation of transcription factor activity in vivo Reviewed
Shinji Masuda, Yuki Nakatani, Shukun Ren, Mikiko Tanaka
ACS Chemical Biology 8 ( 12 ) 2649 - 2653 2013.12
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Molecular and evolutionary basis of limb field specification and limb initiation Invited Reviewed
Mikiko Tanaka
DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION 55 ( 1 ) 149 - 163 2013.1
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Acquisition of the paired fins: a view from the sequential evolution of the lateral plate mesoderm Reviewed
Mikiko Tanaka, Koh Onimaru
EVOLUTION & DEVELOPMENT 14 ( 5 ) 412 - 420 2012.9
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Koh Onimaru, Eiichi Shoguchi, Shigeru Kuratani, Mikiko Tanaka
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 359 ( 1 ) 124 - 136 2011.11
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Yoichiroh Hosokawa, Haruki Ochi, Takanori Iino, Akihiro Hiraoka, Mikiko Tanaka
PLOS ONE 6 ( 11 ) e27677 2011.11
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Evolution of motor innervation to vertebrate fins and limbs Reviewed
Yasunori Murakami, Mikiko Tanaka
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 355 ( 1 ) 164 - 172 2011.7
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Revealing the mechanisms of the rostral shift of pelvic fins among teleost fishes Reviewed
Mikiko Tanaka
EVOLUTION & DEVELOPMENT 13 ( 4 ) 382 - 390 2011.7
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Allometric growth of the trunk leads to the rostral shift of the pelvic fin in teleost fishes Reviewed
Yumie Murata, Mika Tamura, Yusuke Aita, Koji Fujimura, Yasunori Murakami, Masataka Okabe, Norihiro Okada, Mikiko Tanaka
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 347 ( 1 ) 236 - 245 2010.11
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Mechanisms of heart development in the Japanese lamprey, Lethenteron japonicum Reviewed
Kokubo, Nobuhiro, Matsuura, Manami, Onimaru, Koh, Tiecke, Eva, Kuraku, Shigehiro, Kuratani, Shigeru, Tanaka, Mikiko
Evolution & Development 12 ( 1 ) 34 2010
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Evolution of Vertebrate Limb Development Invited Reviewed
Mikiko Tanaka
Encylopedia of Life Sciences DOI: 10.1002/9780470015902.a00 2009.9
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Masahiro Esaki, Kazuyuki Hoshijima, Nobuhiro Nakamura, Keijiro Munakata, Mikiko Tanaka, Kayoko Ookata, Kazuhide Asakawa, Koichi Kawakami, Weiyi Wang, Eric S. Weinberg, Shigehisa Hirose
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 329 ( 1 ) 116 - 129 2009.5
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Koji Sakamoto, Koh Onimaru, Keijiro Munakata, Natsuno Suda, Mika Tamura, Haruki Ochi, Mikiko Tanaka
PLOS ONE 4 ( 4 ) e5121 2009.4
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Identification of four Engrailed genes in the Japanese lamprey, Lethenteron japonicum. Reviewed International journal
Manami Matsuura, Hidenori Nishihara, Koh Onimaru, Nobuhiro Kokubo, Shigehiro Kuraku, Rie Kusakabe, Norihiro Okada, Shigeru Kuratani, Mikiko Tanaka
Developmental dynamics : an official publication of the American Association of Anatomists 237 ( 6 ) 1581 - 9 2008.6
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Possible involvement of SINEs in mammalian-specific brain formation Reviewed
Takeshi Sasaki, Hidenori Nishihara, Mika Hirakawa, Koji Fujimura, Mikiko Tanaka, Nobuhiro Kokubo, Chiharu Kimura-Yoshida, Isao Matsuo, Kenta Sumiyama, Naruya Saitou, Tomomi Shimogori, Norihiro Okada
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA 105 ( 11 ) 4220 - 4225 2008.3
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Early Palaeozoic dentine and patterned scales in the embryonic catshark tail Reviewed
Zerina Johanson, Mikiko Tanaka, Natalie Chaplin, Moya Smith
BIOLOGY LETTERS 4 ( 1 ) 87 - 90 2008.2
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Identification and developmental expression of two Tbx1/10-related genes in the agnathan Lethenteron japonicum Reviewed
Tiecke, Eva, Matsuura, Manami, Kokubo, Nobuhiro, Kuraku, Shigehiro, Kusakabe, Rie, Kuratani, Shigeru, Tanaka, Mikiko
Development Genes and Evolution 217 ( 10 ) 691 2007
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The chicken talpid(3) gene encodes a novel protein essential for Hedgehog signaling Reviewed
Megan G. Davey, I. Robert Paton, Yili Yin, Maike Schmidt, Fiona K. Bangs, David R. Morrice, Terence Gordon Smith, Paul Buxton, Despina Stamataki, Mikiko Tanaka, Andrea E. Muensterberg, James Briscoe, Cheryll Tickle, Dave W. Burt
GENES & DEVELOPMENT 20 ( 10 ) 1365 - 1377 2006.5
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Developmental genetic basis for the evolution of pelvic fin loss in the pufferfish Takifugu rubripes Reviewed
M Tanaka, LA Hale, A Amores, YL Yan, WA Cresko, T Suzuki, JH Postlethwait
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 281 ( 2 ) 227 - 239 2005.5
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Tbx18 and boundary formation in chick somite and wing development Reviewed
M Tanaka, C Tickle
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 268 ( 2 ) 470 - 480 2004.4
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NJ Cole, M Tanaka, A Prescott, C Tickle
CURRENT BIOLOGY 13 ( 24 ) R951 - R952 2003.12
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Fin development in a cartilaginous fish and the origin of vertebrate limbs Reviewed
M Tanaka, A Munsterberg, WG Anderson, AR Prescott, N Hazon, C Tickle
NATURE 416 ( 6880 ) 527 - 531 2002.4
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E Akiba, S Yonei-Tamura, H Yajima, M Omi, M Tanaka, M Sato-Maeda, K Tamura, H Ide
DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION 43 ( 2 ) 165 - 175 2001.4
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Mikiko Tanaka, Andrea Münsterberg, W Gary Anderson, Alan R Prescott, Neil Hazon, Cheryll Tickle
Development 416 527 - 531 2000
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Expression of ß-catenin in the developing chick myotome is regulated by myogenic signals. Reviewed
Maike Schmidt, Mikiko Tanaka, Andrea Münsterberg
Development 127 4011 - 4021 2000
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M Tanaka, Y Shigetani, S Sugiyama, K Tamura, H Nakamura, H Ide
DEVELOPMENT GROWTH & DIFFERENTIATION 40 ( 4 ) 423 - 429 1998.8
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Coordinated expression of Hoxa-11 and Hoxa-13 during limb muscle patterning Reviewed
M Yamamoto, Y Gotoh, K Tamura, M Tanaka, A Kawakami, H Ide, A Kuroiwa
DEVELOPMENT 125 ( 7 ) 1325 - 1335 1998.4
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Induction of additional limb at the dorsal-ventral boundary of a chick embryo Reviewed
M Tanaka, K Tamura, S Noji, T Nohno, H Ide
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 182 ( 1 ) 191 - 203 1997.2
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Citral, an inhibitor of retinoic acid synthesis, modifies chick limb development Reviewed
M Tanaka, K Tamura, H Ide
DEVELOPMENTAL BIOLOGY 175 ( 2 ) 239 - 247 1996.5
Books
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「酸素による四肢の形づくり」學士會会報 No. 952
田中幹子
大日本法令印刷 2022
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サメの鰭の発生プロセスから進化の道筋をたどる、板鰓類研究会報第58号、特集：板鰓類研究の地平線
田中幹子
2022
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「酸素がもたらした手足の形づくりの仕組み」藤原ナチュラルヒストリー振興財団40周年記念誌
田中幹子
藤原ナチュラルヒストリー振興財団 2022
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酸素が形をつくる仕組み〜酸素による「指間細胞死」誕生のシナリオ、[特集]進化の制約と方向性―微生物から多細胞生物までを貫く表現型進化原理の解明「生物の科学 遺伝」vol. 76
田中幹子、小野沙桃実（ Role： Joint author）
エヌ•ティー•エス 2021
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2-5-12 脊椎動物の上陸、2-5 動物の進化の歴史、第2章 動物の進化「動物の事典」
田中幹子（ Role： Joint editor）
2020
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水面の壁を越える〜大気中の酸素が形をつくるしくみ〜、比較内分泌学 vol.46
田中幹子
日本比較内分泌学会 2020
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鰭形成に関る遺伝子、第9章 遺伝、「魚類学の百科事典」日本魚類学会編
田中 幹子
丸善出版 2018
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脊椎動物の四肢の発生、第6章 動物の発生、「動物学の百科事典」日本動物学会編
田中 幹子
丸善出版 2018
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レーザー技術を応用した発生学研究の新展開、第79回レーザー加工学会論文集（Proceedings of the 79th Laser Materials Processing Conference）
田中 幹子
一般社団法人レーザー加工学会 2013
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四肢の起源、形態進化のロジックを辿る−エボデボ研究最前線[動物篇]、「生物の科学 遺伝」
田中 幹子
エヌ•ティー•エス 2013
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脊椎動物が体壁に対鰭を獲得するまでの長い道のり、「生物科学 特集 複合適応形質進化の遺伝子基盤」
田中 幹子, 鬼丸洸
2012
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Fins/limbs in the study of development. In Fins to Limbs.
University of Chicago Press, Chicago. 2007
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手足を獲得するまでの体の設計図、「女性研究者が探る いのちの不思議」
田中 幹子
日刊工業新聞 2006
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脊椎動物の手足獲得に至るボディプラン
村田有美枝, 田中幹子
2006
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四肢の原型ー鰭ー、”四肢の形成機構”
アイピーシー出版 2003
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背腹軸に沿ったパターン形成、"四肢の形成機構"
田中幹子
アイピーシー出版 2003
Awards
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日本動物学会学会賞
2024.9
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Saruhashi Prize
2021
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日本進化学会研究奨励賞
2010
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中村研究賞
2006
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文部科学大臣表彰若手科学者賞
2006
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日本動物学会奨励賞
2005
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東京工業大学挑戦的研究賞
2004
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井上研究奨励賞
1999
Research Projects
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物理的な力の変化が促す新奇形質の獲得プロセスの解明
Grant number：23H00385 2023.4 - 2028.3
日本学術振興会 日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 基盤研究(A)
田中 幹子
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\46410000 （ Direct Cost: \35700000 、 Indirect Cost：\10710000 ）
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物理的な力の変化は新奇形質獲得の鍵となりうるのか？
Grant number：22K19341 2022.6 - 2024.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽) 挑戦的研究(萌芽)
田中 幹子
Grant amount：\6500000 （ Direct Cost: \5000000 、 Indirect Cost：\1500000 ）
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エミューの前肢を積極的に退縮させる発生基盤の解明
Grant number：20H03301 2020.4 - 2024.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 基盤研究(B)
田中 幹子
Grant amount：\17680000 （ Direct Cost: \13600000 、 Indirect Cost：\4080000 ）
動物にとって不要な器官が退縮する際は、その器官の発生に関わる遺伝子の発現が変化することが知られている。走行に特化したエミューでは前肢が退縮しているが、近年、その前肢の退縮は肢形成に無関係な遺伝子が前肢芽に発現したためであることが示された。しかしながら、その発現がなぜ前肢の退縮に繋がったのかは不明のままである。本研究では、これまでの器官退縮機構とは異なり、遺伝子発現領域を新たに獲得するという積極的な方法で前肢を退縮しているエミューを題材に、前肢の退縮機構を明らかにすることを目標に研究を行っている。
2020年度は、エミューとニワトリの骨格パターンを解析し、その形態的特徴を詳細に記載した。さらに、発生段階毎に骨格と筋肉のパターンの解析も行い、各種マーカー遺伝子の分布についても明らかにした。また、遺伝子の機能解析実験も遂行し、その機能を明らかにすることができた。 -
酸素で生じた「ゆらぎ」が「パターン形成プログラム」へと進化した分子基盤の解明
Grant number：20H04863 2020.4 - 2022.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型) 新学術領域研究(研究領域提案型)
田中 幹子
Grant amount：\10270000 （ Direct Cost: \7900000 、 Indirect Cost：\2370000 ）
四肢のパターン形成において、指と指間の分離は、両生類では細胞の増殖速度の違いによって行われるが、羊膜類になると指間の細胞が死ぬ「指間細胞死」によって行われるようになる。我々は、前回の公募研究では、四肢動物が「大気中の酸素」に曝されると、指間に活性酸素種が産生されて指間細胞死が促されるという研究成果を得た (Cordeiro et al., 2019 Dev Cell)。さらに、両生類であっても、胚発生中に高い酸化ストレスに曝されると指間に細胞死が誘発されることが明らかとなった。そこで本研究課題では、ストレスに応答した個体発生の「ゆらぎ」として生じた細胞死が、「パターン形成に不可欠な発生プログラム」へと進化した分子的背景に迫ることを目標に研究を行うこととした。
(1) ニワトリ胚の指間で酸化ストレスに応答する経路の解明：これまでに、ニワトリ胚の指間で酸化ストレスにより可塑的に細胞死を促す複数の経路の候補を同定できている。
(2) ニワトリ胚の指間で細胞死を制御する経路の解明：羊膜類ニワトリ胚を題材に、ROS シグナル経路と Bmp シグナル経路が指間細胞死を促す過程で、それぞれの経路がどこで合流するのかを明らかにすることを目標として、解析を行い、現在までにROS の産生源の候補を絞れている。
(3) 両生類の指間での酸化ストレスによる細胞死誘導経路の解明：(1) と (2) で明らかとなったニワトリ胚の指間での細胞死経路のうち、両生類の幼生の指間でも確立している経路については、引き続き検証中である。 -
陸上進出による酸素ストレスが生み出した四肢形態の進化
Grant number：19F19385 2019.11 - 2020.3
日本学術振興会 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 特別研究員奨励費
田中 幹子, CORDEIRO INGRID
Grant amount：\2300000 （ Direct Cost: \2300000 ）
近年、我々は、四肢動物の進化の過程で出現した指間細胞死には、大気中の「酸素」に由来する活性酸素種が必須なことを明らかにしてきた。この成果は、疾患の発症に深く関連する酸化ストレスが、個体発生の可塑的変化を引き起こすだけでなく、形態進化を導くことを示唆していた。本研究では、酸化ストレスによって獲得されたとされる指間細胞死による発生プロセスの進化の過程を理解することを目的として、(a) 爬虫類胚を題材に肢芽の形態パターンのメカニズムを明らかにし、さらに (b) 羊膜類ニワトリ胚を題材に指間細胞死の制御を理解することを試みた。その結果、(a) 前後軸方向に非対称なユニークな水かきをもつ爬虫類胚の肢芽の形態パターンが、水かきをつくる鳥類（アヒル）や哺乳類（コウモリ）の指間で強く発現することで、Bmp を抑制して、指間細胞死を阻害する Gremlin の発現の変化ではなく、指先端での Bmp シグナルの非対称な発現による骨分化タイミングの違いによって形成される事例を明らかにした (Cordeiro et al., under revision)。さらに、(b) ニワトリ胚の指間細胞死の制御が、チオレドキシンシステムによる AP-1 ファミリー転写因子 MafB のレドックス制御が、ニワトリの肢芽の細胞死制御に関わっている可能性を明らかにした（未発表）。また、酸素と形態進化に関する総説を発表した（Cordeiro and Tanaka, under revision)。
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外的ストレスが創出する新奇形質
2019 - 2021
公益財団法人アステラス病態代謝研究会 研究助成金
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脊椎動物における対鰭筋の進化の分子機構
2018.4 - 2020.3
国立研究開発法人理化学研究所 共同研究
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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脊椎動物の陸上進出による新奇形質の誕生—環境変化により揺らぐ形態形成経路に迫る−
Grant number：18H04818 2018 - 2019
科研費 新学術領域研究（公募研究） 新学術領域研究(研究領域提案型)
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
脊椎動物は陸上への進出に伴い、高濃度の酸素環境に曝されることとなった。本研究では、上陸に伴う酸化ストレスによって、新奇形質を生み出した形態形成プロセスの揺らぎの解明を目指した。ニワトリやマウスのような羊膜類の胚の四肢の形成過程では、指間領域の細胞が細胞死によって取り除かれる「指間細胞死」がおこることで、指が分離する。一方、アフリカツメガエルのような両生類の幼生の肢芽では、指間細胞死のシステムが確立しておらず、それぞれの指が伸長することによって分離する。これらのことから、指間細胞死は脊椎動物が進化の過程で新しく獲得した形質であると考えられている。本研究では、環境酸素濃度に依存して大きくゆらぎ、指間の細胞に特異的に ROS を大量に産生させることで、指間に細胞死を獲得させた経路を解明するために、ROS の産生と、(1) グルコース代謝経路、および (2) 血管形成の関係を明らかにすることを目的として、研究を行った。
まず、(1) グルコース代謝経路については、ニワトリ胚を用いて、① 指間領域のメタボローム解析、② 肢芽におけるグルコース代謝関連遺伝子の発現解析、及び ③ グルコース代謝経路が指間細胞死に与える影響の検証を遂行した結果、肢芽の発生過程では、細胞増殖期から指間細胞死期を通して、酸化的リン酸化によるグルコース代謝が行われていることが明らかとなった。次に、(2)血管網が ROS の産生と関連する可能性を検証した。その結果、ニワトリ胚であっても、アフリカツメガエル幼生であっても、指間において Bmp が発現し、且つ、指間の血管網がリモデリングを行っている時期に、大気中の酸素濃度が十分高いときに限り、指間細胞死が起こっていることを明らかにした (Cordeiro et all., Dev Cell 2019)。 -
国立遺伝学研究所研究会「マクロ生態学と遺伝学の融合」
2018
国立遺伝学研究所 NIG-JOINT (99R2018)
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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Fluctuations of the avian digit pattern
Grant number：17KT0106 2017 - 2019
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C) Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Tanaka Mikiko
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Variation in digit number has occurred multiple times in the history of archosaur evolution. The five digits of dinosaur limbs were reduced to three in bird forelimbs, and were further reduced in the vestigial forelimbs of the emu. Regulation of digit number has been investigated previously by examining genes involved in anterior-posterior patterning in forelimb buds among emu, chicken and zebra finch. We found that the dynamic expression pattern of the BMP antagonist Gremlin1 (Grem1) in limb buds, which is critical for autopodial expansion, was consistent with the digital pattern of emu, chicken and zebra finch. Furthermore, in emu, variation among individuals was observed in the width of Grem1 expression in forelimb buds, as well as in the adult skeletal pattern. Our results support the view that the signalling system that regulates the dynamic expression of Grem1 in the limb bud contributes substantially to variations in avian digital patterns.
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形態パターンのゆらぎを生み出すエピジェネティックな変化
2017 - 2018
公益財団法人 山田科学振興財団 研究援助
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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形態パターンに“ゆらぎ”を与える要因に迫る進化発生学的アプローチ
2017
公益財団法人三菱財団 平成29年度自然科学助成金
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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脊椎動物の陸上進出による環境ストレスがもたらした新たな発生システムの獲得機構
2017
公益財団法人藤原ナチュラルヒストリー振興財団 第25回学術研究助成
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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Oxygen shapes arms and legs : the evolution of interdigital cell death in limb patterning
Grant number：16H04828 2016 - 2019
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B) Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Tanaka Mikiko
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Amphibians form their hands and feet by differential growth. It means that differences in the growth rate between the digital and interdigital regions will determine the final proportions of these structures. In contrast, amniotes employ interdigital cell death, an additional mechanism that contributes to a greater variation of limb shapes. In this study, we investigate the role of environmental oxygen in the evolution of interdigital cell death in tetrapods. In this study, we identified a surprising factor that could have been crucial for the appearance of interdigital cell death in tetrapods during evolution: the amount of oxygen surrounding the embryo.
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招聘研究者 Professor Anthony Graham（イギリス）
2016
公益財団法人ブレインサイエンス振興財団 海外研究者招聘助成
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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Creation of a new light-dependent gene expression system
Grant number：25282229 2013 - 2015
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B) Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Masuda Shinji, Tanaka Mikiko, Asano Tsunaki
Grant type：Competitive
In this study, we aimed to construct a novel light-dependent gene expression system. We utilized the light-dependent protein-protein interaction between the blue-light photoreceptor PixD and its interacting protein PixE. We found that PixD interacts with the PixE N-terminal region. The N-terminal region of PixE was fused with the transcription factor AGAMOUS of the model plant Arabidopsis. Previous studies showed that AGAMOUS is necessary for normal flower formation. Thus, blue-light-dependent modulation of AGAMOUS activity could be monitored easily by phenotypic analysis. Biochemical analysis showed that PixD interacts with the chimeric transcription factor, indicating that PixD may control the chimeric transcription factor activity also in vivo. To check this hypothesis, we produce transgenic Arabidopsis expressing constitutively PixD and/or the chimeric transcription factor.
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Evolution from fins into limbs
Grant number：25291086 2013 - 2015
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B) Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Tanaka Mikiko
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
In this project, we aimed to explore the evolutionary process of how fins have evolved into limbs during evolution of vertebrates. Studies of catsharks revealed that there was a shift in the balance of anterior and posterior fileds in their fin buds compared to that in mouse limb buds. Furthermore, catshark genome lacked a sequence found in mice and other tetrapods, which is responsible for preventing Gli3 expression in the posterior part of tetrapod limb buds. When we deliberately “posteriorised” pectoral fin buds of catshark, the fins lost anterior skeletal elements, and showed a single bone connected to the pectoral girdle as seen in fossil Tiktaalik pectoral fins. We also explored the developmental mechanisms behind the alteration of the neuronal framework during morphological diversification of limbs and found that Sema3A-dependent guidance system plays a key role in this process.
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脊椎動物の付属肢形態を多様化させたゲノム遺伝子相関
Grant number：24113508 2012 - 2013
科研費 新学術領域研究（公募研究） 新学術領域研究(研究領域提案型)
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
脊椎動物の付属肢の形成される位置や形態パターンを制御する発生プログラムを構成する遺伝子ネットワークは、広く保存されているにもかかわらず、最終形態は多様に進化している。本研究では、真骨魚類で見られる腹鰭の位置の変化と羊膜類で見られる細胞死レベルの変化に着目し、これらの変化を引き起こす要因を探った。
（１）付属肢の形成される位置の多様化
本研究は、真骨魚類の腹鰭の位置をシフトさせることで、その形態や生活圏を多様にした法則性を理解することを目的としている。この目的で、平成24年度までに、機能阻害により腹鰭の位置を変化させうる候補遺伝子を得た。さらに、この候補遺伝子の発現の違いを引き起こす原因ゲノム領域の候補を生化学的解析により絞り込んだ。平成25年度は、原因ゲノム領域の機能解析のためにトランスジェニックを作成した。さらに、原因ゲノム領域をより進化的に新しい真骨魚類様に改変したゲノム編集メダカを作成頂いた（黒川大輔博士共同研究）。次世代が得られ次第、表現型を解析予定である。
（２）付属肢の形態の多様化
付属肢の最終形態の多様な進化を引き起こす複数の要因の中でも、肢芽で細胞死がおこる場所、時間、量の変化は、最も大きな要因の一つと考えられる。しかしながら、肢芽での細胞死の制御機構はほとんど明らかにされていなかった。そこで我々は、肢芽での細胞死の制御機構を明らかにした上で、付属肢の多様化を引き起こす原因にアプローチすることとした。この目的で、平成24年度は、ニワトリ胚の肢芽で細胞死の調節に関与している候補遺伝子の機能を解析し、さらにゲノムワイドなターゲット解析を行った。これにより、肢芽での細胞死の制御機構を明らかにした。平成25年度は、細胞死が起こらないカエル胚の肢芽で発現解析やシス制御領域の解析を行い、羊膜類と両生類の肢芽の発生プロセスを制御するカスケードの中で違いが見られる点を明らかにした。 -
Single cell photoporation in mammalian embryos induced by a femtosecond laser
Grant number：24650230 2012 - 2013
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
TANAKA Mikiko, HOSOKAWA Yohichiro
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
In this project, we demonstrate that the effective introduction of biomolecules into targeted single cells in mammalian embryos by photoporation using a femtosecond laser amplifier with a high pulse energy and a low repetition rate. Briefly, E9.0 mouse embryos with closed yolk sacs were cultured, and then injected ~10,000 Da biomolecules into the neural tube. Subsequently, laser pulses of 400 nJ were focused on the surface of the neural tube through a small slit made in the yolk sac. At 24 hours post-injection, biomolecules were successfully delivered to single neurons of mouse embryos. These results suggest that our single cell photoporation technique could be applied to a mammalian embryos.
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四肢形態パターンを緻密に制御する細胞死調節機構の解明
2012
公益財団法人 武田科学振興財団 ライフサイエンス研究奨励
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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Femtosecond laser-introduction of bionanomolecules in targeted single cells of living vertebrate embryos
Grant number：22650093 2010 - 2011
Japan Society for the Promotion of Science Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
TANAKA Mikiko, HOSOKAWA Yohichiro, OCHI Haruki
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Introduction of biomolecules into cells in living animals is one of the most important techniques in molecular and developmental biology research, and has potentially broad biomedical implications. Here we report that biomolecules can be introduced into single cells in living vertebrate embryos by photoporation using a femtosecond laser amplifier with a high pulse energy and a low repetition rate. First, we confirmed the efficiency of this photoporation technique by introducing dextran, morpholino oligonucleotides, or DNA plasmids into targeted single cells of zebrafish, chick, and shark embryos. Second, we demonstrated that femtosecond laser irradiation efficiently delivered DNA plasmids into single neurons of chick embryos. Finally, we successfully manipulated the fate of single neurons in zebrafish embryos by delivering mRNA. Our observations suggest that photoporation using a femtosecond laser with a high pulse energy and low repetition rate offers a novel way to manipulate the function(s) of individual cells in a wide range of vertebrate embryos by introduction of selected biomolecules.
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転写因子の二つの活性モードによる四肢−脇腹境界の設定機構
2009
財団法人 内藤記念科学振興財団 内藤記念科学奨励金•研究助成
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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四肢形態進化の分子基盤へのアプローチ
2008
財団法人 稲盛財団 研究助成金
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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脊椎動物の多様化戦略への分子的アプローチ
2006 - 2008
財団法人 東レ科学振興会 科学技術研究助成金
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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硬骨魚類をモデルにした形態多様化メカニズムへのアプローチ
2006
財団法人 中島記念国際交流財団 若手研究者研究助成金
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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脊椎動物の首から尾に広がる肢形成能獲得の歴史の探究—四肢の起源に迫るー
Grant number：17687021 2005 - 2007
科研費 若手研究（A） 若手研究(A)
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
本研究では、(1)脊椎動物が首から尾にまで広がる肢形成能力を獲得するに至った経緯を解明し、さらに(2)四肢動物が首から尾にまで広がる肢形成能力を持っているにもかかわらず、前肢領域と後肢領域にのみ四肢を形成させている仕組みを解明することで、脊椎動物が四肢を獲得するために構築してきたボディプランに迫ることを目標として研究を行った。
最初に、体側に広がる対鰭形成能を獲得した過程を明らかにするために、無顎類ヤツメウナギ胚のボディプランを解析した。我々はヤツメウナギ胚から当初計画した全ての肢芽形成に関与する遺伝子群のホモログの単離、および発現解析に成功し(Tiecke, et. al., 2007)、対鰭獲得過程に関するモデルを提唱した(Matsuura, et. al., in press; Onimaru, et. al., under preparation)。
さらに、対鰭が四肢へと進化した過程を明らかにするために、軟骨魚類サメ胚のボディプランの解析を行った。我々はサメ胚より、当初計画した全ての遺伝子の断片をクローニングすることに成功し、発現パターンの解析(Zerina, et. al., 2008)とその発現制御機構について解析し、古代魚が獲得した原始的な鰭を四肢へと変化させていく過程でおきたボディプランの変化を考察した(Sakamoto, et. al., submitted)。
また、四肢形成能力が体側に広がるにもかかわらず2対に分離した鰭を持つ仕組みを解明することを目的として、ニワトリ胚で脇腹特異的発現を示す転写抑制因子の機能解析を行い、脇腹では積極的に肢芽の形成を抑えるシステムが存在することを明らかにした(Kanazawa, et. al., under preparation)。 -
硬骨魚類の多様化戦略−変化する腹鰭の位置設定機構
2005
公益信託 成茂動物科学振興会
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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脊椎動物に四肢を獲得させたボディプラン戦略の解明
2005
公益信託 林女性自然科学者研究助成基金
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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肢形成不全機構のフグを用いた解析
2004
財団法人上原記念生命科学財団 研究奨励金
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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四肢・対鰭形成を制御する脊椎動物のボディープランの解明
2004
財団法人伊藤科学振興会 研究助成金
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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肢形成不全機構のフグを用いた解析
2003
財団法人上原記念生命科学財団 海外留学助成金ポストドクトラルフェローシップ
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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脊椎動物のボディプランにおける背腹決定機構の研究
Grant number：01J07877 2001.4 - 2002.9
日本学術振興会 日本学術振興会特別研究員 特別研究員奨励費
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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ニワトリ初期胚肢芽におけるAER 形成機構の研究
1999.4 - 2001.3
日本学術振興会海外特別研究員
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
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ニワトリ胚予定肢芽域の背腹境界面にAER が形成される機構の解析
1998.4 - 1999.3
日本学術振興会特別研究員
田中 幹子
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive