情報場への摂動を緩衝するメカニズムの解明

• Project Area: The physicochemical field for genetic activities
• Project/Area Number: 23114715
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 守屋 央朗 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 准教授 (60500808)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000); Fiscal Year 2012: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2011: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: ゲノム / 酵母 / 細胞周期 / フィードバック / 遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

本研究の主目的は、研究代表者が独自に開発した「遺伝子つなひき法」を用いて、遺伝子のコピー数の上昇という情報場への摂動が細胞システムによってどのように緩衝されるのかを、酵母の細胞周期制御遺伝子ならびに酵母のすべての遺伝子を対象に調査することである。またこの結果を組み込んで酵母の細胞周期の数理モデルの評価や改良を行うことも目的に含まれている。分裂酵母の細胞周期制御遺伝子のコピー数が変動した時にそれがタンパク質のレベルに反映されるのかを調査した。測定できた20の遺伝子・タンパク質のうち、1つ（Cig1）が正のフィードバックにより制御されている可能性が得られた。また2つ（Cdc16、Sid2）はタンパク質の発現上昇により自分自身の分解が加速され、遺伝子コピー数の上昇がタンパク質のレベルの上昇に結びつかないという緩衝機構があることが示唆された。また、遺伝子発現の上昇に対する緩衝機構のみならず、遺伝子発現の減少に対する緩衝機構の発見を可能にするため、遺伝子／タンパク質発現量の下限を測定する実験系を出芽酵母で開発した。具体的には、TEVプロテアーゼによる標的タンパク質の切断により分解を加速するTIPI（TEV protease-mediated induction of protein instability）と遺伝子つなひき法を組み合わせることで、いくつかの遺伝子の発現量の加減を評価する実験系を完成させることができた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Identification of dosage-sensitive genes in Saccharomyces cerevisiae using the genetic tug-of-war method (2013)
  • Author(s): Koji Makanae, Reiko Kintaka, Takashi Makino, Hiroaki Kitano and Hisao Moriya
  • Journal Title: Genome Research Volume: 23 Issue: 2 Pages: 300-311
  • DOI: 10.1101/gr.146662.112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Robustness analysis of cellular systems using the genetic tug-of-war method (2012)
  • Author(s): Moriya H, Makanae K, Watanabe K, Chino A, Shimizu-Yoshida Y
  • Journal Title: Mol Biosyst Volume: 8(10) Issue: 10 Pages: 2513-22
  • DOI: 10.1039/c2mb25100k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Overexpression limits of fission yeast cell-cycle regulators in vivo and in silico (2011)
  • Author(s): Moriya H, Chino A, Kapuy O, Csikasz-Nagy A, Novak B
  • Journal Title: Molecular Systems Biology Volume: 7 Issue: 1 Pages: 556-556
  • DOI: 10.1038/msb.2011.91
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 分裂酵母の細胞周期に存在するフィードバックの解明 (2012)
  • Author(s): 守屋央朗
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム
  • Place of Presentation: 京都府宇治市
• [Presentation] 分裂酵母細胞周期のロバストネスを生み出す機構の解析 (2011)
  • Author(s): 茅野文子、守屋央朗
  • Organizer: 日本分子生物学会第34回年会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
  • Year and Date: 2011-12-14
• [Presentation] Robustness analysis of yeast cell cycle in silico and in vivo (2011)
  • Author(s): Hisao Moriya
  • Organizer: International Symposium on Symbolic Systems Biology 2011
  • Place of Presentation: 神奈川県三浦郡(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-15
• [Presentation] 分裂酵母細胞周期の遺伝子発現システムに存在する緩衝機構の解明 (2011)
  • Author(s): 茅野文子、守屋央朗
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム第44回研究報告会
  • Place of Presentation: 福岡県博多市
  • Year and Date: 2011-09-05
• [Remarks] HM's webpage
  • URL: http://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/~hisaom/
• [Remarks] 守屋研究室のホームページ
  • URL: http://tenure5.vbl.okayama-u.ac.jp/
• [Remarks] 岡山大学異分野融合先端研究コアホームページ
  • URL: http://rcis.vbl.okayama-u.ac.jp/RCIS/
• [Remarks]
  • URL: http://tenure5.vb1.okayama-u.ac.jp/HM1ab/