Functional analysis of the Trap Clone Accumulated Area (TCAA).

• Project/Area Number: 21K05999
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 42040:Laboratory animal science-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: Araki Masatake 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 准教授 (80271609)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉信 公美子 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 助教 (20274730) ; 荒木 喜美 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 教授 (90211705)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 遺伝子トラップ / マウス / ES細胞 / スーパーエンハンサー / 分化多能性 / 胚性幹細胞 / Oct4 / ATAC-Seq

Outline of Research at the Start

我々は、遺伝子は無いのに遺伝子トラップクローンが集積している領域を発見した。少なくともマウスES細胞においてアクティブな領域と考えられる。この様な領域をTCAA (Trap Clone Accumulated Area)と呼ぶことにする。
ゲノム情報が乏しいY染色体以外の全ての染色体を探索し、1,108個のTCAAを同定した。また、一部の染色体について解析した結果、TCAAがマウスES細胞においてクロマチン構造をオープンにしその領域を活性化させ、多能性維持に関与していることが示唆された。
そこでマウスゲノム全体について解析し、ノックアウトマウスの解析も行い、TCAAの生理機能を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

A region of gene trap clones accumulated in the absence of genes was found and named TCAA (Trap Clone Accumulated Area). Mouse chromosomes 1~19 and X were analysed and 1104 TCAAs were identified. Experimental data obtained with mouse ES cells and information from databases were used to predict the function of TCAA.
The results indicate that TCAAs may play an important role in maintaining ES cell pluripotency. In addition, 120 (51.9%) of the 231 super-enhancers that regulate the function of important genes in ES cells were matched to TCAAs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ゲノム上には、遺伝子では無い部分に重要な情報が隠されていることがあります。今回発見したTCAAは、本来遺伝子を捕まえる方法である遺伝子トラップで、スーパーエンハンサーの様な遺伝子の働きを制御している領域が同定できることを示しました。マウスのES細胞だから行うことができた解析ですが、ヒトゲノムにも同様な領域が隠されている可能性があり、原因不明の難病や発癌に関係している可能性もあります。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Oxford Biomedica (UK) Ltd.(英国)
• [Journal Article] Tdrd3-null mice show post-transcriptional and behavioral impairments associated with neurogenesis and synaptic plasticity (2024)
  • Author(s): Zhu Xingliang、Joo Yuyoung、Bossi Simone、McDevitt Ross A.、Xie Aoji、Wang Yue、Xue Yutong、Su Shuaikun、Lee Seung Kyu、Sah Nirnath、Zhang Shiliang、Ye Rong、Pinto Alejandro、Zhang Yongqing、Araki Kimi、Araki Masatake、Morales Marisela、Mattson Mark P.、van Praag Henriette、Wang Weidong
  • Journal Title: Progress in Neurobiology Volume: 233 Pages: 102568-102568
  • DOI: 10.1016/j.pneurobio.2024.102568
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A gain‐of‐function mutation in microRNA-142 is sufficient to cause the development of T‐cell leukemia in mice. (2023)
  • Author(s): Kawano Shingo、Araki Kimi、Bai Jie、Furukawa Imari、Tateishi Keigo、Yoshinobu Kumiko、Usuki Shingo、Nimmo Rachael A.、Kaname Tadashi、Yoshihara Masaharu、Takahashi Satoru、Sashida Goro、Araki Masatake
  • Journal Title: Cancer Science Volume: - Issue: 7 Pages: 2821-2834
  • DOI: 10.1111/cas.15794
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tmem161a regulates bone formation and bone strength through the P38 MAPK pathway (2023)
  • Author(s): Nagai Takuya、Sekimoto Tomohisa、Kurogi Syuji、Ohta Tomomi、Miyazaki Shihoko、Yamaguchi Yoichiro、Tajima Takuya、Chosa Etsuo、Imasaka Mai、Yoshinobu Kumiko、Araki Kimi、Araki Masatake、Choijookhuu Narantsog、Sato Katsuaki、Hishikawa Yoshitaka、Funamoto Taro
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 13 Issue: 1 Pages: 14639-14639
  • DOI: 10.1038/s41598-023-41837-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] EPLINβ Is Involved in the Assembly of Cadherin-catenin Complexes in Osteoblasts and Affects Bone Formation (2022)
  • Author(s): Miyazaki Shihoko、Funamoto Taro、Sekimoto Tomohisa、Kurogi Syuji、Ohta Tomomi、Nagai Takuya、Tajima Takuya、Imasaka Mai、Yoshinobu Kumiko、Araki Kimi、Araki Masatake、Choijookhuu Narantsog、Hishikawa Yoshitaka、Chosa Etsuo
  • Journal Title: ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA Volume: 55 Issue: 3 Pages: 99-110
  • DOI: 10.1267/ahc.22-00027
  • ISSN: 0044-5991, 1347-5800
  • Year and Date: 2022-06-29
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SARS-CoV-2 Omicron BA.2.75 Variant May Be Much More Infective than Preexisting Variants Based on In Silico Model. (2022)
  • Author(s): Sugano Aki、Takaoka Yutaka、Kataguchi Haruyuki、Ohta Mika、Kimura Shigemi、Araki Masatake、Morinaga Yoshitomo、Yamamoto Yoshihiro
  • Journal Title: Microorganisms Volume: 10 Issue: 10 Pages: 2090-2090
  • DOI: 10.3390/microorganisms10102090
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] LincRNA‐p21 exon 1 expression correlates with Cdkn1a expression in vivo (2021)
  • Author(s): Furuhata, R., Imasaka, M., Sugimoto, M., Yoshinobu, K., Araki, M., Araki, K.
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 27 Issue: 1 Pages: 14-24
  • DOI: 10.1111/gtc.12906
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gene trapping reveals a new transcriptionally active genome element: The chromosome‐specific clustered trap region (2021)
  • Author(s): Takeda Iyo、Araki Masatake、Ishiguro Kei‐ichiro、Ohga Toshinori、Takada Kouki、Yamaguchi Yusuke、Hashimoto Koichi、Kai Takuma、Nakagata Naomi、Imasaka Mai、Yoshinobu Kumiko、Araki Kimi
  • Journal Title: Genes to Cells Volume: 26 Issue: 11 Pages: 874-890
  • DOI: 10.1111/gtc.12890
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The lncRNA Caren antagonizes heart failure by inactivating DNA damage response and activating mitochondrial biogenesis (2021)
  • Author(s): Sato Michio, Kadomatsu Tsuyoshi, Miyata Keishi, Warren Junco S., Tian Zhe、Node Koichi、Araki Kimi、 Oike Yuichi et al
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 2529-2529
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22735-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] MicroRNA-142 Critically Regulates Group 2 Innate Lymphoid Cell Homeostasis and Function (2021)
  • Author(s): Roberts Luke B.、Jowett Geraldine M.、Read Emily、Zabinski Tomas、Berkachy Rita、Selkirk Murray E.、Jackson Ian、Niazi Umar、Anandagoda Nelomi、Araki Masatake、Araki Kimi、Kasturiarachchi Jagath、James Chela、Enver Tariq、Nimmo Rachael、Reis Rita、Howard Jane K.、Neves Joana F.、Lord Graham M.
  • Journal Title: The Journal of Immunology Volume: 206 Issue: 11 Pages: 2725-2739
  • DOI: 10.4049/jimmunol.2000647
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Tamoxifen feeding method is suitable for efficient conditional knockout (2021)
  • Author(s): Yoshinobu Kumiko、Araki Masatake、Morita Ayaka、Araki Miyuki、Kokuba Shun、Nakagata Naomi、Araki Kimi
  • Journal Title: Experimental Animals Volume: 70 Issue: 1 Pages: 91-100
  • DOI: 10.1538/expanim.19-0138
  • NAID: 130007981756
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mir142 loss unlocks IDH2 R140-dependent leukemogenesis through antagonistic regulation of HOX genes (2021)
  • Author(s): Marshall, A., Kasturiarachchi, J., Datta, P., Guo, Y., Deltcheva, E., James, C., Brown, J., May, G., Anandagoda, N., Jackson, I., Howard, J-K., Ghazaly, E., Brooks, S., Khwaja, A., Araki, M., Araki, K., Linch, D., Lord, G-M., Enver, T., Nimmo, L.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 11 Issue: 1 Pages: 6974-6974
  • DOI: 10.1038/s41598-020-76218-8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Danforth’s short tail（Sd）マウスにおける原因遺伝子発現メカニズムの解析 (2023)
  • Author(s): 徳安碧、平山愛理、松羅由香、杉本道彦、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 日本遺伝学会第95回大会
• [Presentation] マウスゲノムの繰り返し領域CSCT の機能解析 (2023)
  • Author(s): 吉信公美子、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 日本遺伝学会第95回大会
• [Presentation] lincRNA-p21遺伝子座による上流p21遺伝子の転写調節機構の解明 (2023)
  • Author(s): 今坂舞、奥野美佐子、荒木正健、荒木喜美、大村谷昌樹
  • Organizer: 日本遺伝学会第95回大会
• [Presentation] 潜性（劣性）遺伝形式で多血症の症状を示す自然発生突然変異マウス『pocy』の解析 (2023)
  • Author(s): 北元優梨、吉信公美子、荒木喜美、荒木正健
  • Organizer: 日本遺伝学会第95回大会
• [Presentation] 遺伝子はないのにトラップクローンが集積している領域TCAA の解析 (2023)
  • Author(s): 池田琉那、齋藤桂花、吉信公美子、山根万里子、丹羽仁史、荒木喜美、荒木正健
  • Organizer: 日本遺伝学会第95回大会
• [Presentation] 可変型遺伝子トラップクローンデータベース：EGTC (2023)
  • Author(s): 荒木正健
  • Organizer: 日本動物学会・九州沖縄植物学会・日本生態学会 三学会合同熊本例会
  • Invited
• [Presentation] KRAB-ZFPsクラスター欠損ES細胞の樹立と解析 (2023)
  • Author(s): 米盛匠海、平山愛理、吉信公美子、一柳健司、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
• [Presentation] マウスゲノムにおいて外来遺伝子発現に適した新たなSafe Harborの探索と置換システムの構築 (2023)
  • Author(s): 徳安碧、古畑理樹、吉信公美子、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
• [Presentation] マウスゲノムの複雑な繰り返し領域CSCTの機能解析 (2023)
  • Author(s): 吉信公美子、川下真奈、米盛匠海、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Trap clone accumulated area (TCAA) may be involved in the maintenance of pluripotency of mouse ES cells. (2023)
  • Author(s): Masatake Araki, Keika Saitou, Runa Ikeda, Kumiko Yoshinobu, Mariko Yamane, Hitoshi Niwa, Kimi Araki
  • Organizer: 36th International Mammalian Genome Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dysregulation of the autoregulatory enhancer region cause ectopic expression of Ptf1a in Danforth's short tail (Sd) mice. (2023)
  • Author(s): Midori Tokuyasu, Airi Hirayama, Takumi Yonemori, Michihiko Sugimoto, Masatake Araki, Kimi Araki
  • Organizer: 36th International Mammalian Genome Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mice overexpressing the Tp53cor1 (lincRNA-p21) gene at the endogenous locus develop diabetes. (2023)
  • Author(s): Mai Imasaka, Masatake Araki, Kimi Araki, Masaki Ohmuraya
  • Organizer: 36th International Mammalian Genome Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] microRNA-142の機能獲得型変異による白血病発症メカニズムの解析 (2022)
  • Author(s): 河野慎吾、荒木正健、荒木喜美、指田吾郎
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 潜性（劣性）遺伝形式で多血症の症状を示す自然発生突然変異マウス『pocy』の解析 (2022)
  • Author(s): 北元優梨、増田好美、古閑成美、吉信公美子、中潟直己、鳥越大輔、中村直子、柳久美子、要匡、高岡裕、荒木喜美、荒木正健
  • Organizer: 日本遺伝学会第94回大会
• [Presentation] KRAB-ZFPsクラスターはマウス亜種間ハイブリッドES細胞の樹立効率と転移因子発現に影響する (2022)
  • Author(s): 平山愛理、徳安碧、吉信公美子、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 日本遺伝学会第94回大会
• [Presentation] マウスゲノムの転写活性領域CSCTの機能解析 (2022)
  • Author(s): 吉信公美子、川下真奈、瓜生怜華、平山愛理、野田大地、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 日本遺伝学会第94回大会
• [Presentation] マウスゲノムにおいて外来遺伝子発現に適した新たなSafe Harborの探索と痴漢システムの構築 (2022)
  • Author(s): 徳安碧、古畑理樹、吉信公美子、荒木正健、荒木喜美
  • Organizer: 日本遺伝学会第94回大会
• [Presentation] マウスゲノムにおいて遺伝子は無いのに遺伝子トラップクローンが集積している領域（TCAA）の機能解析 (2022)
  • Author(s): 荒木正健、池田琉那、齋藤桂花、久場兼裕、北元優梨、吉信公美子、山根万里子、丹羽仁史、荒木喜美
  • Organizer: 日本遺伝学会第94回大会
• [Presentation] グルタル酸血症２型のモデルマウス作製及び病態解析 (2022)
  • Author(s): 大平恵里花、上戸佳那、吉信公美子、尾池雄一、松本志郎、中村公俊、荒木喜美、荒木正健
  • Organizer: 日本遺伝学会第94回大会
• [Presentation] miR-142の機能獲得型変異による白血病発症メカニズムの解析 (2022)
  • Author(s): 河野慎吾、白潔、指田吾郎、古河いまり、吉信公美子、北元優梨、高橋智、要匡、荒木喜美、荒木正健
  • Organizer: 第69回日本実験動物学会総会
• [Presentation] 成長ホルモン分泌不全症Ⅱ型(IGHD2)モデルマウスの作製と病態解析 (2022)
  • Author(s): 荒木喜美、島田颯、川下真奈、荒木正健、芝田晋介、有安大典
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 自然発生突然変異マウス『pocy』の多血機序の解析 (2022)
  • Author(s): 北元優梨, 増田好美, 古閑成美, 吉信公美子, 中潟直己, 鳥越大輔, 中村直子, 柳久美子, 要匡, 髙岡裕, 荒木喜美, 荒木正健
  • Organizer: 2021年度先端モデル動物支援プラットフォーム成果発表会
• [Presentation] 潜性（劣性）遺伝形式を示す自然発生多血症モデルマウス『pocy』の解析 (2021)
  • Author(s): 北元優梨, 増田好美, 古閑成美, 吉信公美子, 中潟直己, 鳥越大輔, 中村直子, 柳久美子, 要匡, 髙岡裕, 荒木喜美, 荒木正健
  • Organizer: 日本遺伝学会第93回大会
• [Presentation] LincRNA-p21 遺伝子領域における転写は隣接するCdkn1a の転写活性化に重要であ る (2021)
  • Author(s): 古畑理樹, 今坂舞, 荒木正健, 吉信公美子, 荒木喜美
  • Organizer: 日本遺伝学会第93回大会
• [Presentation] Trap Clone Accumulated Area（TCAA）は胚性幹細胞の多能性維持に関与している可能性がある (2021)
  • Author(s): 荒木正健, 齋藤桂花, 昇地高雅, 久場兼裕, 吉信公美子, 山根万里子, 丹羽仁史, 荒木喜美
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] マウスゲノム領域"CSCT"の特徴 (2021)
  • Author(s): 吉信公美子, 川下真奈, 荒木喜美, 荒木正健
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 潜性（劣性）遺伝形式を示す自然発生多血症モデルマウス『pocy』の解析 (2021)
  • Author(s): 増田好美, 北元優梨, 吉信公美子, 中潟直己, 鳥越大輔, 中村直子, 柳久美子, 要匡, 荒木喜美, 荒木正健
  • Organizer: 日本ゲノム編集学会第６回大会
• [Presentation] ゲノム編集を用いた2-3MbにもわたるKRAB-ZNFクラスター領域の欠損アレルの作製 (2021)
  • Author(s): 荒木喜美, 吉信公美子, 荒木正健
  • Organizer: 日本ゲノム編集学会第６回大会
• [Remarks] Database for the Exchangeable Gene Trap Clones
  • URL: http://egtc.jp