ヒト集団におけるレトロトランスポジションの発生頻度とその発生機序の解明

Research Project

Project/Area Number	21K15073
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 43050:Genome biology-related
Research Institution	National Center for Child Health and Development
Principal Investigator	青砥早希国立研究開発法人国立成育医療研究センター, バイオバンク, (非)研究員 (60775972)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000) Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	レトロトランスポジション / レトロコピー / エクソームデータ / 集団内頻度
Outline of Research at the Start	レトロトランスポジションは、分子進化においては新規遺伝子の獲得機構の一つとして全ゲノム配列、特にレファレンス配列を用いて研究が行われてきた。そのため、人類集団に対して頻度情報などを網羅的に調べた例は非常に少ない。一方、ヒトゲノムレファレンス配列にないレトロトランスポジションしたと考えられる配列の発現と表現型との関連性が様々な研究分野で報告されている。本研究課題では全ゲノム配列データに比べ、容易に入手できるエクソームデータを用いてレトロコピーの検出をおこなう手法を確立し、レトロコピーの集団内頻度を明らかにすることで、日本人レファレンス配列の追加データとなるレトロコピーの統計データの作出をめざす。
Outline of Annual Research Achievements	本申請では新規遺伝子の獲得機構の一つと考えられているレトロトランスポジションを、ショートリードシーケンスデータおよび、iPS細胞を用いて今現在起きている現象として効率的に検出する手法の開発を行う。これにより、獲得してから間のないレトロコピーが、どのように集団に定着しているのか、疾患や集団を規定する要因としてどの程度重要視すべき現象なのかという問いの解明を目指す。初年度は約1000検体のエクソームデータよりレトロコピー配列を検出し多型と頻度の算出方法を確立し、日本人集団に多いレトロコピー配列を特定することができた。前年度はレトロトランスポジションを高頻度で起こしていることがわかっているiPS細胞のエクソームデータ、全ゲノムデータの比較によりレトロトランスポジションによりレトロコピー配列が入ったゲノム領域の検出を行った。その結果、レトロコピー配列のリード断端を調べることにより、全ゲノム配列での解析では偽陽性のレトロコピーを排除できることがわかった。一方でマッピングデータから推定したレトロコピー挿入先ゲノム領域はG-rich配列などが多く見つかった。この特徴がマッピングプログラムによるエラーである可能性も完全に否定できていないので、引き続き詳細に解析を行い、レトロコピーの挿入先ゲノム領域の特徴抽出を進める。その上で挿入部位のエピゲノミックな特徴とともにレトロコピーの発現獲得可能性について推定する手法の開発に進む予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 対象とするiPS細胞の特性上、RNA-seqの実施に十分な細胞を採取できなかった。また、エピゲノム特性解析に予定していたアカゲザルの血液検体が新型コロナ感染症の影響で入手できず、データ取得ができなかった。
Strategy for Future Research Activity	昨年度に引き続きiPS細胞の全ゲノムデータの解析を進め、レトロコピーの挿入先ゲノム領域特定を進める。