赤外レーザ顕微鏡による線虫単一細胞での遺伝子発現制御系の確立

• Project/Area Number: 18048022
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 高木 新 Nagoya University, 大学院・理学研究科, 准教授 (90171420)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2007: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2006: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 赤外レーザ / C. elegans / 遺伝子発現 / RNA干渉 / 生物・生体工学 / 熱ストレス / 発現制御 / モデル生物

Research Abstract

本研究の目的は、「細胞に優しい」赤外レーザ照射顕微鏡と熱ショックプロモーター(hsp16.2)を利用して、モデル動物である線虫C.elegansにおいて「いつでも、どこでも、簡単に」目的の遺伝子(産物)を発現させる実験系を確立することである。このために、1)赤外レーザ照射条件の適正化、2)持続的な遺伝子発現を可能とする誘導系の開発、3)誘導可能な遺伝子発現抑制系の開発、を試み、以下の結果を得た。
1) 照射条件の適性化
表皮細胞以外に神経細胞、体壁筋細胞、および中胚葉性の生殖巣細胞(DTC)での発現誘導を検討し、適切な条件を決定した。
2) 継続的遺伝子発現を可能とする誘導系の開発
生体内遺伝子組換え系である酵母FRP/flippaseシステムを線虫で立ち上げ、熱ショックによるflippase発現誘導を介した恒常的プロモーター下流decoy配列の切り出しにより、体壁筋細胞で長時間(数日)に亘る遺伝子発現誘導に成功した。
3)発現抑制系の開発
RNA干渉(RNAi)必須因子であるrde-1とFeeding法を組み合わせた遺伝子発現抑制系を利用することにして、rde-1変異体背景でのrde-1発現誘導による単一細胞での遺伝子発現抑制を試みたが、GFP発現を指標とする限り抑制効果が見られなかった。これはrde-1の一過性発現ではRNAiには不十分であるためと考え、今後、2)の「継続的遺伝子発現系」と組み合わせた実験系を作製することにした。

Research Products

• [Journal Article] The plexin PLΧ-2 and the ephrin EFN-4 have distinct roles in MAB-20/Semaphorin signaling in C.elegans morphogenesis. (2007)
  • Author(s): Nakao F, Takagi S, et. al.,
  • Journal Title: Genetics 176 Pages: 1591-1907
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Application of IR-LEGO to heat shock mediated-gene induction in targeted singlecells of C. elegans (2007)
  • Author(s): Suzuki M., Kamei Y., Yuba S., Takagi S.
  • Journal Title: Proceedings of IEEE 2007 International Symposium on Micro-NanoMechatronics and Human Science COE symposium Pages: 139-144
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Improved method for visualizing cells revealed dynamic morphological changes of ventral neuroblasts during ventral cleft closure Caenorhabditis elegans. (2007)
  • Author(s): Liu Z, Nukazuka A, Takagi S
  • Journal Title: Dev Growth Differ Jan;49(1) Pages: 49-59
  • NAID: 10018521293
• [Presentation] Efficient laser-induced gene expression in C. elegans. (2007)
  • Author(s): Suzuki, M., Kamei, Y., Oda, Y., Yuba, S. Takagi, S.
  • Organizer: The 16th international C. elegans Meeting
  • Place of Presentation: Los Angeles
• [Presentation] 赤外レーザ顕微鏡による線虫C.elegans単一細胞での遺伝子発現誘導. (2007)
  • Author(s): 鈴木 基史、亀井 保博、小田 洋二、弓場 俊輔、高木 新
  • Organizer: BMB2007(第30回日本分子生物学会年回・第80回日本生化学会大会合同大会)
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Semaphorin-Plexin signal controls epidermal ray morphogenesis by stimulating mRNA translation via eIF2alphain C. elegans. (2007)
  • Author(s): Nukazuka, A., Chikuma, M., Fujisawa, H., Inada, T., Oda, Y. Takagi, S
  • Organizer: The 16th international C. elegans Meeting
  • Place of Presentation: Los Angeles