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Analysis of insulator function of non-coding DNA using genome editing

Research Project

Project/Area Number 20K06602
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 43050:Genome biology-related
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Naoaki Sakamoto  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00332338)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 粟津 暁紀  広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00448234)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywordsインスレーター / ゲノム編集 / CRISPR-Cas9
Outline of Research at the Start

インスレーターは遺伝子発現調節の不適切な干渉を防ぐとともに、染色体ループを形成することによりゲノム機能の発現と核内構造に重要な役割を果たす。一般に、インスレーターの作用には結合タンパク質が重要な役割を担うが、バフンウニで同定されたArsインスレーターやpoly(dA)-poly(dT)配列等のリピート配列では、DNAの物理的特性がインスレーター活性に寄与することが示唆されている。そこで本研究では、近年急速に発展したゲノム編集技術を利用し、インスレーター結合タンパク質に依存しない新しいタイプのインスレーターの物理的特性と作用機構、およびゲノム機能発現と核内構造における役割を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was to clarify the physical properties and mechanism of action of the insulator. We attempted to apply CRISPR-Cas3, which can introduce a wide range of large deletion mutations, to sea urchins, but it was not successful, indicating that further improvement is needed. Furthermore, we tried to use knock-in for functional deletion, but although knock-in products were detected, their efficiency was very low. Various treatments to inhibit NHEJ were carried out, but no significant improvement in efficiency was obtained.
To correlate physical properties of DNA with their insulator activity, we used lambda DNAs exhibiting various physical properties, and we found that each of them had a different effect on enhancer/promoter communication.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ウニは、ヒトを含む新口動物の祖先型の動物であり、その進化的位置付けからもゲノムの進化を考える上で重要な動物である。ゲノム編集の活用により、内在の染色体環境下で遺伝子の発現制御機構について解析できるシステムが構築できれば、より正確なゲノム機能を解析でき、膨大な非コードDNAの役割とその進化を明らかにできると考えられる。また、ウニにおけるゲノム編集技術の適用法がさらに広まるれば、有用品種の作出など産業面でも価値のあることであると考えられる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Partial exogastrulation due to apical-basal polarity of F‐actin distribution disruption in sea urchin embryo by omeprazole2022

    • Author(s)
      Watanabe Kaichi、Yasui Yuhei、Kurose Yuta、Fujii Masashi、Yamamoto Takashi、Sakamoto Naoaki、Awazu Akinori
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1-17

    • DOI

      10.1111/gtc.12934

    • Related Report
      2022 Annual Research Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] CRISPR-Cas9 editing of non-coding genomic loci as a means of controlling gene expression in the sea urchin.2021

    • Author(s)
      Pieplow A, Dastaw M, Sakuma T, Sakamoto N, Yamamoto T, Yajima M, Oulhen N, Wessel GM
    • Journal Title

      Developmental Biology

      Volume: 472 Pages: 85-97

    • DOI

      10.1016/j.ydbio.2021.01.003

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Recycling endosomes associate with Golgi stacks in sea urchin embryos.2020

    • Author(s)
      Fujii S, Tago T, Sakamoto N, Yamamoto T, Satoh T, Satoh AK
    • Journal Title

      Communicative & Integrative Biology

      Volume: 13(1) Issue: 1 Pages: 59-62

    • DOI

      10.1080/19420889.2020.1761069

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ムラサキウニにおけるCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集2022

    • Author(s)
      坂本尚昭, 渡辺開智, 粟津暁紀, 山本卓
    • Organizer
      日本ゲノム編集学第7回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] エンハンサー・プロモーター間のDNA特性による転写活性化への影響2021

    • Author(s)
      中川 春風, 高木 春奈, 立本 小百合, 粟津 暁紀, 山本 卓, 坂本 尚昭
    • Organizer
      日本動物学会 第92回大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ウニ胚形態形成の細胞骨格観察に基づくモデル化2021

    • Author(s)
      渡辺 開智, 安井 優平, 黒瀬 友太, 坂本 尚昭, 粟津 暁紀
    • Organizer
      日本動物学会 第92回大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] MaChIAto:CRISPRによるゲノム編集結果と標的のゲノム特性との関連性プロファイリングツール2020

    • Author(s)
      中前 和恭、武永 充正、中出 翔太、名塚 一郎、粟津 暁紀、坂本 尚昭、佐久間 哲史、山本 卓
    • Organizer
      第43回 日本分子生物学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Extended analysis of amplicon sequencing data with MaChIAto for Prime Editing2020

    • Author(s)
      Nakamae K, Takenaga M, Nakade S, Nazuka I, Awazu A, Sakamoto N, Sakuma T, Yamamoto T
    • Organizer
      CSHL meeting - Genome Engineering: CRISPR Frontiers
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] MaChIAto: detailed profiling tool for various genomic features affecting the efficacy of gene knockout, homology-based knock-in, and Prime Editing2020

    • Author(s)
      Sakura T, Nakamae K, Takenaga M, Nakade S, Mitsuhashi T, Nazuka I, Awazu A, Sakamoto N, Yamamoto T
    • Organizer
      CRISPR and Beyond
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      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ウニの発生初期における核内染色体構造の動的および細胞特異的変化2020

    • Author(s)
      安井優平, 杉山文香, 坂本尚昭, 粟津暁紀
    • Organizer
      第58回日本生物物理学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ウニ胚形態形成の細胞骨格観察に基づくモデル化2020

    • Author(s)
      渡辺開智, 黒瀬友太, 安井優平, 坂本尚昭, 粟津暁紀
    • Organizer
      第58回日本生物物理学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ウニ初期胚の核及び核内動態の蛍光イメージング観察・解析2020

    • Author(s)
      今田実子, 杉山文香, 林紗弥香, 渡邊開智, 安井優平, 坂本尚昭, 粟津暁紀
    • Organizer
      第58回日本生物物理学会年会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ArsInsC配列及びDNA反復配列の物理的特性・機能性解析2020

    • Author(s)
      小田竜平, 藤井雅史, 坂本尚昭, 粟津暁紀
    • Organizer
      第58回日本生物物理学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ウニ胚形態形成の細胞骨格観察に基づくモデル化2020

    • Author(s)
      渡辺開智, 黒瀬友太, 安井優平, 坂本尚昭, 粟津暁紀
    • Organizer
      日本動物学会 第91回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ウニの発生初期における核内染色体構造の動的および細胞特異的変化2020

    • Author(s)
      安井優平, 杉山文香, 坂本尚昭, 粟津暁紀
    • Organizer
      日本動物学会 第91回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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