Mechanism of Mammalian Specific Acquired Genes in Brain
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21K06127
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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 | Tokai University |
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Principal Investigator |
石野 知子 (金児知子) 東海大学, 医学部, 客員教授 (20221757)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 裕 東海大学, 医学部, 講師 (80609230)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 哺乳類特異的獲得遺伝子 / SIRH/RTL遺伝子群 / 脳機能 / 自然免疫 / ミクログリア / Sirh10/Rtl9 / 真菌 / Sirh11/Rtl4 / Sirh3/Rtl6, Sirh8/Rtl5 / LPS / 2本差RNA / 獲得遺伝子 / SIRH/RTL遺伝子 / レトロトランスポゾン / GAGタンパク質 / GAG |
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| Outline of Research at the Start |
SIRH/RTL遺伝子群は哺乳類にのみ存在する遺伝子11個からなる。これらは現存のsushi-ichiレトロトランスポゾンに20～30 %の相同性を有しており、もともとは外来のレトロウイルスに由来し、哺乳類において内在遺伝子化した獲得遺伝子であると考えられる。申請者は一連のノックアウトマウスの解析から、これら遺伝子群が哺乳類の個体発生（特に胎盤と脳機能）に重要な役割を果たすことを明らかにしてきた。本研究では11個のうち、行動異常の原因となる４遺伝子を対象とし、蛍光タンパク質の遺伝子を融合したノックイン マウスの解析を行い、行動異常の原因となる脳部位や発現する神経細胞種、発現時期などを特定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウイルス由来と考えられる哺乳類特異的遺伝子Sirh10/Rtl9は、ウイルスのGag遺伝子部分を共通にもつ11個の遺伝子群（我々はSirh遺伝子群と呼んでいる）のうちのひとつである。我々は同じ遺伝子群のPeg10、Peg11/Rtl1、Sirh7の３遺伝子は哺乳類の胎生に必須である胎盤の形成・機能維持・妊娠に関わるホルモン量のコントロールなどに重要であることを解明し、論文で報告している。哺乳類になって獲得した新しい遺伝子がほ哺乳類の特徴に関わっているという具体例を示すことができたと考えている。また遺伝子群内のSirh3/Rtl6・Sirh8/Rtl5は胎盤の形成・機能には無関係であったが脳で発現し、Sirh3遺伝子の後ろに蛍光タンパク質のVenus遺伝子をつないだノックインマウスとSirh8遺伝子の後ろに蛍光たんぱく質mCehrryの遺伝子をつないだノックインマウスの解析から、脳の免疫細胞であるミクログリアで発現することがわかった。タンパクの挙動を共焦点レーザー顕微鏡で解析したところ、Sirh3は細菌のLPS（リポポリサッカライド）と結合して凝集し、Sirh8は2本鎖RNAと結合して凝集し、遺伝子ごとにターゲットとなる感染源が異なり、脳内における感染防御（自然免疫）に関わることを解明した。23年度はSirh遺伝子群のSirh10/Rtl9遺伝子にmCehrryの遺伝子をつないだノックインマウスの解析から、Sirh10タンパク質はやはりミクログリアで発現し、真菌類を認識して機能していることを見出し、論文で発表した。進化の過程で獲得したウイルス由来の遺伝子が細菌・ウイルス・カビなどの感染源に対抗するように機能分化したと考えられる。さらにSirh11/Rtl4-Venusのノックインマウスの解析を行い、Sirh11もミクログリアで発現することを突き止め、機能解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
脳の自然免疫に働く３つのウイルス由来の獲得遺伝子、Sirh3/Rtl6・Sirh8/Rtl5・Sirh10/Rtl9について、機能を解明し論文として発表した。哺乳類特異的なウイルス由来（ウイルスのGag部分に相同性がある）の遺伝子が脳内の感染を防御するような機能を持っていたことは、世界的にも新しい発見である。
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| Strategy for Future Research Activity |
Sirh/Rtl遺伝子群のひとつであるSirh11/Rtl4は脳で発現しており、ノックアウトマウスの解析では行動異常が見られている（2014年論文発表済み）。2023年度の研究で、Sirh11遺伝子がミクログリアで発現していることはわかってきたが、脳の自然免疫に関わっているかどうかは不明である。Sirh11/Rtl4の脳での機能を明らかにし、論文として投稿することを目指す。
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Report
(3 results)
Research Products
(20 results)
