染色体間相互作用による遺伝子発現制御メカニズムのin vivo解析

• Project/Area Number: 19380190
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 谷本 啓司 筑波大, 生命環境科学研究科, 准教授 (90261776)
• Project Period (FY): 2007 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2008: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000); Fiscal Year 2007: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 転写 / 発現制御 / 酵母人工染色体 / トランスジェニック・マウス / グロビン

Research Abstract

遺伝子転写の時期・場所・量の制御は、転写開始点付近の「プロモーター」配列と、より遠くに存在する「エンハンサー」配列との相互作用により制御される。近年、数百kb離れたシス・エンハンサーによるプロモーター活性化の例も報告されている。このため、個々の遺伝子に対して、長距離エンハンサー・プロモーター相互作用に特異性をもたらすメカニズムが必要である。本研究では、酵母人工染色体(YAC)上にクローン化されたヒト・βグロビン遺伝子座を導入したトランスジェニック・マウス(TgM)を用いて、長距離相互作用のメカニズムを明らかにしたいと考えている。
βグロビン遺伝子座は70kb以上の大きさを持ち、5つのβ様グロビン遺伝子が存在する(ε-Gγ-Aγ-δ-β)。遺伝子座の5'末端に存在するLCRエンハンサーは、初期造血期(primitive stage)には近位(LCRから数kb)にあるεやγ遺伝子プロモーターを活性化し、後期造血期(definitive stage)には遠位(数10kb)のβ遺伝子を活性化する。
β遺伝子がprimitive stageに発現しない理由として、1)β遺伝子より近位にε、γという強く発現する遺伝子が存在するためLCR活性をめぐる「競合」に勝てない、2)Primitive stageではβ遺伝子もLCRとの「距離」に感受性になる、の2つの可能性が考えられた。これらを区別するために、LCRとβ遺伝子間の距離を変えずに、競合する3つの遺伝子(ε、Gγ、Aγ)のプロモーター領域を破壊したYAC TgMを作製した。
このマウスのPrimitive stageの赤血球を解析したところ、β遺伝子が発現するようになった。この結果は、1)の仮説、すなわち野性型遺伝子座においてβ遺伝子が発現しない理由が、他の遺伝子との「競合」にあることを強く支持した。

Research Products

• [Journal Article] Intergenic transcription, cell-cycle and the developmentally regulated epigenetic profile of the human beta-globin locus (2007)
  • Author(s): Miles, J., Mitchell, JA., Chakalova, L., Goyenechea, B., Osborne, CS., O'Neill, L., Tanimoto, K., Engel, JD., Fraser, P.
  • Journal Title: PLoS ONE 2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Linear distance from the locus control region determines epsilon-globin transcriptional activity (2007)
  • Author(s): Shimotsuma, M., Matsuzaki, H., Tanabe, O., Campbell, AD., Engel, JD., Fukamizu, A., Tanimoto, K.
  • Journal Title: Mol Cell Biol. 27 Pages: 5664-5672
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Embryonic and fetal beta-globin gene repression by the orphan nuclear receptors, TR2 and TR4 (2007)
  • Author(s): Tanabe, O., McPhee, D., Kobayashi, S., Shen, Y., Brandt, W., Jiang, X., Campbell, AD., Chen, YT., Chang, C., Yamamoto, M., Tanimoto, K., Eneel. JD.
  • Journal Title: EMBO J. 26 Pages: 2295-2306
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 初期造血におけるβグロビン遺伝子転写は競合的に制御されている(ポスター) (2008)
  • Author(s): 岡村永一、谷本啓司
  • Organizer: 平成17年度JBSバイオシンポジウム&第4回転写研究会
  • Place of Presentation: 新潟県 越後湯沢温泉
• [Presentation] LCRエンハンサーとβ様グロビン遺伝子プロモーター間の距離がその転写活性に及ぼす効果(ポスター) (2007)
  • Author(s): 下間志士、松崎仁美、谷本啓司、深水昭吉
  • Organizer: 遺伝情報DECODE・平成19年度合同班会議
  • Place of Presentation: 箱根湯本温泉