【岡山大学】鳥類の羽毛形成に関わる新規遺伝子「PBCF」を発見～羽毛の進化と発生のメカニズムに新たな光～

 

 

2025（令和7）年 1月 27日
国立大学法人岡山大学

https://www.okayama-u.ac.jp/

 

 

＜発表のポイント＞

• ニワトリを用いた研究により、鳥類の羽の小羽枝形成に関与する新規遺伝子「PBCF」を発見しました。

• PBCFは、羽板を形成する小羽枝に特異的に発現することから、羽毛恐竜から飛行能力をもつ鳥類への進化に重要な役割を果たした可能性が示唆されます。

• PBCFの発見は、羽の発生および進化の仕組みを解明する新たな手掛かりとなることが期待されます。

 

 

◆概 要

　国立大学法人岡山大学（本部：岡山市北区、学長：那須保友）学術研究院環境生命自然科学学域（理）の竹内栄教授、相澤清香准教授、環境生命自然科学研究科（博士後期課程）でOU-SPRING生の福地響紀大学院生らの研究グループは、ニワトリを用いた研究から、鳥類の羽毛形成に関与する新規遺伝子「PBCF（pennaceous barbule cell factor）」を発見しました。

 

　この遺伝子は、羽毛の微細構造である小羽枝が羽枝軸に付着する過程で特異的に発現します。また、PBCFは飛翔に必要な羽板を形成する小羽枝で発現し、体温保持に寄与する柔軟な綿羽の小羽枝では発現しないことが明らかになりました。このことから、PBCFは、飛翔に適した頑丈さと柔軟性をもつ小羽枝の形成に重要な役割を果たしている可能性が示唆されます。

 

　この研究成果は、2025年1月10日に国際学術誌『Gene』オンライン版に掲載されました。

　PBCFは、分泌型および膜結合型の2種類のタンパク質をコードする遺伝子であり、細胞間接着や情報伝達を通じて羽毛の分岐構造形成に関与する可能性があります。また、この遺伝子は鳥類全般に保存されており、一部の爬虫類にも類似する遺伝子が存在しますが、両生類や哺乳類では確認できません。このことから、PBCFは羽毛恐竜から鳥類への進化過程で重要な役割を果たした遺伝子のひとつである可能性が示唆されます。

　今回の研究成果は、鳥類の羽毛進化と発生の分子メカニズムの解明に新たな手がかりを提供します。この知見は、鳥類学や進化生物学の分野に貢献するだけでなく、動物の形態形成や機能進化の一般原則の理解を深めることが期待されます。

 

 

※OU-SPRING生

　国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）「次世代研究者挑戦的研究プログラム」を用いて、大学院の博士後期課程又は博士課程に進学する優秀な人材の確保を図るとともに、岡山大学の「最重点研究分野」の研究を推進する若手研究者の養成、ひいては、我が国の科学技術・イノベーション創出を担う研究者の養成等を目的に運用している制度です。選抜されたOU-SPRING生には、研究奨励費（生活費相当）と研究費を支給し、より研究に専念できる環境を提供しています。

　https://www.ou-spring.orsd.okayama-u.ac.jp/

 

図1. 羽の階層的な構造とPBCF発現部位.
羽板の走査型電子顕微鏡像と、PBCFの発現部位を示しています。PBCFは、小羽枝の羽枝軸接着部にある細胞で、時期特異的に発現します。

 

 

 

図2. 恐竜から鳥類へ.
現生鳥類は、ティラノサウルスが含まれる獣脚類恐竜から進化したと考えられています。

 

 

 

◆福地響紀大学院生からのひとこと

　単純なつくりにも見える鳥類の羽毛ですが、その基礎構造ができてから成熟した羽毛が形成されるまでには、非常に細かなステップが積み重なって進むことが分かってきました。細胞同士がコミュニケーションを取り合い、連携してこの段階的で複雑な仕組みを作り上げていると考えると、とても興味深いです。本研究で明らかにした遺伝子以外にも似た役割を持つものが存在するのか、さらに細胞たちの「会話」を探ってみたくなる気がします。

 

 

◆論文情報
　論 文 名：Identification of pennaceous barbule cell factor (PBCF), a novel gene with spatiotemporal expression in barbule cells during feather development
　掲 載 紙：Gene Volume 941, 2025, 149244, ISSN 0378-1119
　著 　者：Minori Nakaoka, Hibiki Fukuchi, Maho Ogoshi, Sayaka Aizawa and Sakae Takeuchi（M.NとH.Fは共同第一著者）
　D O I：10.1016/j.gene.2025.149244
　U R L：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378111925000320

 

 

◆研究資金
　本研究は、科学研究費補助金の支援を受けて実施しました（基盤研究C：17K07471、 20K06721、 23K05851）

 

 

◆詳しい研究内容について
　鳥類の羽毛形成に関わる新規遺伝子「PBCF」を発見～羽毛の進化と発生のメカニズムに新たな光～

　https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r6/press20250123-6.pdf

 

 

◆参 考

・岡山大学大学院環境生命自然科学研究科（理学部生物学科）分子内分泌学研究室

　https://sites.google.com/view/molecular-endocrinology-lab/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0

・岡山大学大学院環境生命自然科学研究科

　https://www.elst.okayama-u.ac.jp/

・岡山大学理学部

　https://www.science.okayama-u.ac.jp/index.html

・岡山大学次世代研究者挑戦的研究プログラム（OU-SPRING）

　https://www.ou-spring.orsd.okayama-u.ac.jp/

 

 

◆参考情報

・【岡山大学】若冲が極彩色に描いた鶏の羽の性差：その謎を科学が解明 ～エストロゲンがメスの羽を形作る仕組み～

　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002532.000072793.html

 

 

◆参考動画
　https://youtu.be/7nKAAY66cYE　

 

 

 

 

 

岡山大学津島キャンパス（岡山市北区）

 

 

 

◆本件お問い合わせ先

　岡山大学 学術研究院 環境生命自然科学学域（理）教授　竹内 栄

　〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中3-1-1　岡山大学津島キャンパス 理学部本館

　TEL：086-251-7868
　FAX：086-251-7876

　https://sites.google.com/view/molecular-endocrinology-lab/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0

 

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　　　　　※ ◎を@に置き換えて下さい
　https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/

 

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　　　　　※ ◎を@に置き換えて下さい

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　岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html
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　岡山大学統合報告書2024：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002801.000072793.html

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　https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002800.000072793.html

 

 

国立大学法人岡山大学は、国連の「持続可能な開発目標（SDGs）」を支援しています。また、政府の第1回「ジャパンSDGsアワード」特別賞を受賞しています。地域中核・特色ある研究大学として共育共創を進める岡山大学にご期待ください

• 岡山大学 文部科学省「地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）」に採択～地域と地球の未来を共創し、世界の革新の中核となる研究大学：岡山大学の実現を加速とともに世界に誇れる我が国の研究大学の山脈を築く～

  https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001935.000072793.html

 

 

https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002868.000072793.html