情報場への摂動を緩衝するメカニズムの解明

• 研究領域: 遺伝情報収納・発現・継承の時空間場
• 研究課題/領域番号: 23114715
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 守屋 央朗 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 准教授 (60500808)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円); 2012年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2011年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
• キーワード: ゲノム / 酵母 / 細胞周期 / フィードバック / 遺伝子

研究実績の概要

本研究の主目的は、研究代表者が独自に開発した「遺伝子つなひき法」を用いて、遺伝子のコピー数の上昇という情報場への摂動が細胞システムによってどのように緩衝されるのかを、酵母の細胞周期制御遺伝子ならびに酵母のすべての遺伝子を対象に調査することである。またこの結果を組み込んで酵母の細胞周期の数理モデルの評価や改良を行うことも目的に含まれている。分裂酵母の細胞周期制御遺伝子のコピー数が変動した時にそれがタンパク質のレベルに反映されるのかを調査した。測定できた20の遺伝子・タンパク質のうち、1つ（Cig1）が正のフィードバックにより制御されている可能性が得られた。また2つ（Cdc16、Sid2）はタンパク質の発現上昇により自分自身の分解が加速され、遺伝子コピー数の上昇がタンパク質のレベルの上昇に結びつかないという緩衝機構があることが示唆された。また、遺伝子発現の上昇に対する緩衝機構のみならず、遺伝子発現の減少に対する緩衝機構の発見を可能にするため、遺伝子／タンパク質発現量の下限を測定する実験系を出芽酵母で開発した。具体的には、TEVプロテアーゼによる標的タンパク質の切断により分解を加速するTIPI（TEV protease-mediated induction of protein instability）と遺伝子つなひき法を組み合わせることで、いくつかの遺伝子の発現量の加減を評価する実験系を完成させることができた。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of dosage-sensitive genes in Saccharomyces cerevisiae using the genetic tug-of-war method (2013)
  • 著者名/発表者名: Koji Makanae, Reiko Kintaka, Takashi Makino, Hiroaki Kitano and Hisao Moriya
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 23 号: 2 ページ: 300-311
  • DOI: 10.1101/gr.146662.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robustness analysis of cellular systems using the genetic tug-of-war method (2012)
  • 著者名/発表者名: Moriya H, Makanae K, Watanabe K, Chino A, Shimizu-Yoshida Y
  • 雑誌名: Mol Biosyst 巻: 8(10) 号: 10 ページ: 2513-22
  • DOI: 10.1039/c2mb25100k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Overexpression limits of fission yeast cell-cycle regulators in vivo and in silico (2011)
  • 著者名/発表者名: Moriya H, Chino A, Kapuy O, Csikasz-Nagy A, Novak B
  • 雑誌名: Molecular Systems Biology 巻: 7 号: 1 ページ: 556-556
  • DOI: 10.1038/msb.2011.91
  • 査読あり
• [学会発表] 分裂酵母の細胞周期に存在するフィードバックの解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 守屋央朗
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム
  • 発表場所: 京都府宇治市
• [学会発表] 分裂酵母細胞周期のロバストネスを生み出す機構の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 茅野文子、守屋央朗
  • 学会等名: 日本分子生物学会第34回年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Robustness analysis of yeast cell cycle in silico and in vivo (2011)
  • 著者名/発表者名: Hisao Moriya
  • 学会等名: International Symposium on Symbolic Systems Biology 2011
  • 発表場所: 神奈川県三浦郡(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-15
• [学会発表] 分裂酵母細胞周期の遺伝子発現システムに存在する緩衝機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 茅野文子、守屋央朗
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第44回研究報告会
  • 発表場所: 福岡県博多市
  • 年月日: 2011-09-05
• [備考] HM's webpage
  • URL: http://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/~hisaom/
• [備考] 守屋研究室のホームページ
  • URL: http://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/
• [備考] 岡山大学異分野融合先端研究コアホームページ
  • URL: http://rcis.vbl.okayama-u.ac.jp/RCIS/
• [備考]
  • URL: http://tenure5.vb1.okayama-u.ac.jp/HM1ab/