Zic転写因子のもつ２種の結合モチーフの転写調節における役割

• Project/Area Number: 19J40136
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 43010:Molecular biology-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小田(石井) いずみ 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 転写因子 / 結合モチーフ / Zic / ホヤ / 転写調節

Outline of Research at the Start

転写因子による特定のDNA塩基配列（結合モチーフ）への特異的な結合は、細胞がゲノム情報を読み解く最初のステップであり、多くの生物学的プロセスの基盤である。近年、多くの転写因子が従来決定された結合モチーフに加えて、それとは配列が大きく異なる他の結合モチーフにも高い親和性で結合することが明らかになってきた。しかし、生体内におけるこれらの使い分け、その生物学的意義についてはよくわかっていない。本研究は、ホヤ発生過程におけるZic転写因子の結合モチーフの使い分けについて解析することで、多くの転写因子が複数の結合モチーフをもつことの生物学的意義を明らかにする研究である。

Outline of Annual Research Achievements

転写因子がDNAに結合する際に認識する結合モチーフは、遺伝子の空間的時間的発現パターンを実現するためのゲノム上に記された情報であり、転写を必要とするさまざまな生物学的プロセスの理解には、その情報の正確な認識が不可欠である。従来一つの転写因子は、一つの結合モチーフ（canonical モチーフ）に結合すると考えられてきた。しかしHigh-throughputなスクリーニングを行うことにより、転写因子が従来同定されていたcanonical モチーフに加えて、それとは異なるモチーフ（non-canonicalモチーフ）にも高い親和性で結合する例が報告されている。本研究は、ホヤZic因子の転写調節機構を解析することで、多くの転写因子がもつ複数の結合モチーフの使い分けの生物学的意義を明らかにすることを目的としている。
本年度までに申請者は、「複数の結合モチーフをコンテキストごとに使い分けている可能性」を検証するためにホヤのZic転写因子Zic-r.aを解析し、Zic-r.aが筋肉系譜細胞ではnon-canonicalモチーフに、神経系細胞ではcanonicalモチーフに結合して、標的遺伝子の転写を活性化していることを明らかにし、論文発表を行った。この結果により、これまで多くの研究が転写因子のcanonicalモチーフの情報のみに基づいて行われてきたが、本研究により、様々な生命現象をより正確に理解するために、canonical以外の結合モチーフにも着目することの重要性が示された。
本年度は、本研究をさらに展開するために、Zic-r.aの筋肉系譜細胞および神経系細胞での標的遺伝子に着目し、これらのZic-r.a標的遺伝子が、もうひとつのZic転写因子、Zic-r.bによる調節も受けているかについて解析を行った。また、これまで得られた結果を２つの学会で発表した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Manually Curated Gene Model Set for an Ascidian, Ciona robusta (Ciona intestinalis Type A) (2022)
  • Author(s): Satou Yutaka、Tokuoka Miki、Oda-Ishii Izumi、Tokuhiro Sinichi、Ishida Tasuku、Liu Boqi、Iwamura Yuri
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 39 Issue: 3
  • DOI: 10.2108/zs210102
  • NAID: 210000188929
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Tbx15/18/22 shares a binding site with Tbx6-r.b to maintain expression of a muscle structural gene in ascidian late embryos (2022)
  • Author(s): Yu Deli、Iwamura Yuri、Satou Yutaka、Oda-Ishii Izumi
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 483 Pages: 1-12
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2021.12.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two distinct motifs for Zic-r.a drive specific gene expression in two cell lineages (2021)
  • Author(s): Oda-Ishii Izumi、Yu Deli、Satou Yutaka
  • Journal Title: Development Volume: 148 Issue: 11
  • DOI: 10.1242/dev.199538
  • NAID: 120007089266
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two distinct motifs for Zic-r.a drive specific gene expression in two cell lineages (2021)
  • Author(s): Izumi Oda-Ishii, Deli Yu, and Yutaka Satou
  • Journal Title: Development Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Zic転写因子の筋肉または神経系譜細胞における異なる結合モチーフを介した転写調節機構 (2021)
  • Author(s): 小田（石井）いずみ、余徳立、佐藤ゆたか
  • Organizer: 第195回日仏生物学会例会
• [Presentation] ホヤ後期胚における筋肉構造遺伝子の転写調節機構 (2021)
  • Author(s): 小田（石井）いずみ、余徳立、佐藤ゆたか
  • Organizer: 日本動物学会第92回大会
• [Presentation] Two distinct motifs for Zic-r.a drive specific gene expression in two cell lineages (2021)
  • Author(s): Izumi Oda-Ishii, Deli-Yu, and Yutaka Satou
  • Organizer: 日本発生生物学会第54回大会
• [Presentation] Zic-r.a による２種の結合モチーフを介した転写調節機構の解明 (2020)
  • Author(s): 小田（石井）いずみ、Yu Deli、佐藤ゆたか
  • Organizer: 第5回ホヤ研究会
• [Presentation] Transcriptional regulatory mechanisms by an ascidian Zic transcription factor through its binding to secondary Zic binding motifs. (2019)
  • Author(s): Izumi Oda-Ishii, Deli Yu and Yutaka Satou
  • Organizer: 10th International Tunicate Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ホヤZic転写因子Zic-r.aは、２つの異なる筋肉細胞系譜の細胞で、転写調節機構を使い分けている (2019)
  • Author(s): 小田（石井）いずみ、余徳立、佐藤ゆたか
  • Organizer: 日本動物学会第９０回大会