非コードDNAをコアとする核内構造体による転写制御のライブ観察駆動型数理研究
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21K06124
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43050:Genome biology-related
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
粟津 暁紀 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00448234)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 尚昭 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 准教授 (00332338)
上野 勝 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (90293597)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
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: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 核スペックル / CTCF / X染色体対合形成 / 核小体 / DNA二本鎖切断修復 / 核内構造体 / 染色体動態 / ライブ観察 / 数理モデル |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、機能性非コードDNAがコアとなり形成される核内構造体の未知の機能、特に「分裂酵母核のセントロメア集団と核小体の規則的な大振幅振動 」、「ウニ胚細胞核のセントロメアの核膜上偏在と核小体の核中央偏在」が転写活性領域形成へ及ぼす寄与を、蛍光ライブ観察とデータ駆動型物理モデルより考察し、「核機能におけるセントロメアや核小体の「局在・動態」の役割」、「多細胞生物の核内構造体の細胞分化に伴う「役割の変化」」
を明らかにする。分裂酵母とウニ胚両者の核内動態の研究は、核大域的な転写制御系の普遍的な時空間設計原理を浮き彫りにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
多細胞生物の核内でスプライシングなどを担う核スペックルが、細胞周期や核内環境に応じて示す様々な形態変化の機序を考察するため、その主要成分である天然変性タンパク質SRRM2やSON、非コードRNAであるMALAT1, 及びpre-mRNAの粗視化分子動力学モデルを構成し、シミュレーションにより核スペックルの形態変化の再現を試みた。そして実験結果を再現できる実効的な分子間相互作用を見出し、それら主要成分間による形態制御の機序を説明した。
多くの動物種で保存されているタンパク質 CTCF は、これまで哺乳類などの研究から、ゲノムの局所的なループ構造形成を促し区画化することで、間期染色体構造を制御していると考えられてきた。一方、哺乳類などと異なる旧口動物では、CTCF以外にも同様の役割を持つ分子が知られ、その役割が異なる可能性があった。そこで進化系統樹上で旧口動物と新口動物の分岐点近傍にある新口動物ウニのCTCFの機能を解析し、その機能と進化的側面を考察した。その結果、ウニでは CTCFは間期ではなく細胞分裂期後期において分裂期を終える際に必須であることが見出され、また配列の旧口動物CTCFとの類似性から、それがCTCFの古来からの機能であることが示唆された。
白い被毛をもつイエネコは、白い被毛を持たないネコと異なり、KIT遺伝子の第一イントロンにFERV1と呼ばれるウィルス由来配列を持ち、また真っ白な被毛のネコには、そのうちFERV1-LTRのみを持つ。このFERV1-LTRの特性を調べた結果、この配列はCTCF結合部位を６回繰り返す領域を含むこと、それによるゲノムの区画化により、白い被毛を持つネコでは第一エクソンを欠失した KIT (d1KIT) が転写されること、d1KIT の転写が SOX10 の転写を阻害し、白いネコ固有の難聴を引き起こす原因となる可能性が見出された。
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
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[Journal Article] Identification of aberrant transcription termination at specific gene loci with DNA hypomethylated transcription termination sites caused by DNA methyltransferase deficiency2022
Author(s)
Masaki Shirai, Takuya Nara, Haruko Takahashi, Kazuya Takayama, Yuan Chen, Yudai Hirose, Masashi Fujii, Akinori Awazu, Nobuyoshi Shimoda, and Yutaka Kikuchi
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Journal Title
Genes & Genetic Systems
Volume: 97
Issue: 3
Pages: 139-152
DOI
ISSN
1341-7568, 1880-5779
Year and Date
2022-06-01
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Ribosomal protein L5 facilitates rDNA-bundled condensate and nucleolar assembly2022
Author(s)
Matsumori Haruka、Watanabe Kenji、Tachiwana Hiroaki、Fujita Tomoko、Ito Yuma、Tokunaga Makio、Sakata-Sogawa Kumiko、Osakada Hiroko、Haraguchi Tokuko、Awazu Akinori、Ochiai Hiroshi、Sakata Yuka、Ochiai Koji、Toki Tsutomu、Ito Etsuro、Goldberg Ilya G、Tokunaga Kazuaki、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko
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Journal Title
Life Science Alliance
Volume: 5
Issue: 7
Pages: 1-18
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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