疾患と相関する進化的に保存された機能性非コード領域の情報工学的網羅探索法の開発

• Project Area: Functions of non-coding DNA region for genome integrity
• Project/Area Number: 26114703
• 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: Chiba University
• Principal Investigator: 高橋 広夫 千葉大学, 園芸学研究科, 准教授 (30454367)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000); Fiscal Year 2015: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
• Keywords: 生体生命情報学 / ゲノム / 情報工学

Outline of Annual Research Achievements

本研究は植物で可能だった解析(の拡張法)をヒトをはじめとした様々な生物に適用するための方法論の開発、それを利用した多型、病態との関連性の解析であり、大きく（１）機能性非コード領域同定の方法論の開発、（２）規則性抽出、（３）非コード領域と疾患との関連解析からなる。平成２６年度は、方法論の開発（１）を行い、続く、平成２７年度は、方法論を実装したプロトタイププログラムを完成させた。実装にあたり、期待通り、ヒトゲノムにも応用可能なことが分かり、新機能性分子の候補もあがってきたが、一方で方法論として確立するには、データベースのデータクレンジング手法の開発が重要なことが判明し、簡易的なデータクレンジング機能を新手法に追加した。また、平成２６年度に、植物界で、保存された非コード領域上ペプチド配列を、実験的に破壊し、機能を有することを証明した成果について、平成２７年度に論文として発表することができた。さらに、動植物ゲノムに保存された非コード領域を俯瞰することで、非コード領域の保存性は、狭い種間のみに留まっており、広い種にわたって保存されているものは、ごくわずかであることが判明した。その中でも、脊椎動物間で、広く保存されていた数個の非コード領域上ペプチド配列(uORFペプチド)に注目をした。この中には、代謝、エピゲノム制御、がんの発生、および、疾患に関わるタンパク質の上流非翻訳領域に、uORFとして進化的保存されていた。実験的な機能検証としてCMV/SV40とLucの間にWt uORF／Mut uORFを挿入したベクターを作製し、一過性発現系で機能を調べた。結果として、予備実験的ながら、再現性よくuORFの翻訳制御機能が確認できた。これらの非コードuORFが、代謝、エピゲノム制御、がんの発生、および、疾患に関わるタンパク質の翻訳制御を行っている可能性は高いと考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Is chloroplastic class IIA aldolase a marine enzyme? (2016)
  • Author(s): Miyasaka H., Ogata T., Tanaka S., Ohama T., Kano S., Fujiwara K., Hayashi S., Yamamoto S., Takahashi H., Matsuura H., and Hirata K.
  • Journal Title: ISME J Volume: 印刷中 Issue: 11 Pages: 2767-2772
  • DOI: 10.1038/ismej.2016.52
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Correlated expression levels of endothelin receptor B and Plexin C1 in melanoma (2015)
  • Author(s): Kumasaka M. Y., Yajima I., Iida M., Takahashi H., Inoue Y., Fukushima S., Ihn H., Takeda K., Naito Y., Yoshikawa T. and Kato M.
  • Journal Title: Am. J. Cancer Res. Volume: 5 Pages: 1117-1123
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] High expression of EVI1 and MEL1 is a compelling poor prognostic marker of pediatric AML. (2015)
  • Author(s): Jo A, Mitani S, Shiba N, Hayashi Y, Hara Y, Takahashi H, Tsukimoto I, Tawa A, Horibe K, Tomizawa D, Taga T, Adachi S, Yoshida T, Ichikawa H
  • Journal Title: Leukemia Volume: 29 Issue: 5 Pages: 1067-1083
  • DOI: 10.1038/leu.2015.5
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An upstream open reading frame represses expression of a tomato homologue of Arabidopsis <i>ANAC096</i>, a NAC domain transcription factor gene, in a peptide sequence-dependent manner (2015)
  • Author(s): Noh A. L., Watanabe S., Takahashi H., Naito S., and Onouchi H.
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 32 Issue: 2 Pages: 157-163
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.15.0519a
  • NAID: 130005085991
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Construction of possible integrated predictive index based on EGFR and ANXA3 polymorphisms for chemotherapy response in fluoropyrimidine-treated Japanese gastric cancer patients using a bioinformatic method (2015)
  • Author(s): Takahashi H., Kaniwa N., Saito Y., Sai K., Hamaguchi T., Shirao K., Shimada Y., Matsumura Y., Ohtsu A., Yoshino T., Doi T., Takahashi A., Odaka Y., Okuyama M., Sawada J., Sakamoto H., and Yoshida T.
  • Journal Title: BMC Cancer Volume: 15 Issue: 1 Pages: 718-718
  • DOI: 10.1186/s12885-015-1721-z
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The complex of ASYMMETRIC LEAVES (AS) proteins plays a central role in antagonistic interactions of genes for leaf polarity specification in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): Machida C., Nakagawa A., Kojima S. and Machida Y.
  • Journal Title: WIREs Developmental Biology Volume: 4 Issue: 6 Pages: 655-671
  • DOI: 10.1002/wdev.196
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Identification of novel Arabidopsis thaliana upstream open reading frames that control expression of the main coding sequences in a peptide sequence-dependent manner. (2015)
  • Author(s): Ebina I, Takemoto-Tsutsumi M, Watanabe S, Koyama H, Endo Y, Kimata K, Igarashi T, Murakami K, Kudo R, Ohsumi A, Noh AL, Takahashi H, Naito S, Onouchi H
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 43 Issue: 3 Pages: 1562-1576
  • DOI: 10.1093/nar/gkv018
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Application of a combination of a knowledge-based algorithm and 2-stage screening to hypothesis-free genomic data on irinotecan-treated patients for identification of a candidate single nucleotide polymorphism related to an adverse effect (2014)
  • Author(s): Takahashi H., Sai K., Saito Y., Kaniwa N., Matsumura Y., Hamaguchi T., Shimada Y., Ohtsu A., Yoshino T., Doi T., Okuda H., Ichinohe R., Takahashi A., Doi A., Odaka Y., Okuyama M., Saijo N., Sawada J., Sakamoto H., and Yoshida T.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Issue: 8 Pages: e105160-e105160
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0105160
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Analysis of gene expression profiles of soft tissue sarcoma using a combination of knowledge-based filtering with integration of multiple statistics (2014)
  • Author(s): Takahashi A., Nakayama R., Ishibashi N., Doi A., Ichinohe R., Ikuyo Y., Takahashi T., Marui S., Yasuhara K., Nakamura T., Sugita S., Sakamoto H., Yoshida T., Hasegawa T., and Takahashi H.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 9 Issue: 9 Pages: e106801-e106801
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0106801
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] リボソームアレストを引き起こす被子植物uORFの探索 (2016)
  • Author(s): 林憲哉・高橋広夫・内藤哲・尾之内均
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学(盛岡市)
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性確立におけるAS1・AS2-ETT経路を介したサイトカイニン生合成制御の解析 (2016)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・中川彩美・榊原均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学(盛岡市)
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸形成におけるエピジェネティックレギュレーターAS1-AS2とTOP1αの役割の解明 (2016)
  • Author(s): 中川彩美・ヴィアループラデル シモン・高橋広夫・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学(盛岡市)
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1・AS2-ETT 経路を介した葉の発生・分化におけるAtIPT3とその相同遺伝子の解析 (2016)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原均・町田泰則・町田千代子・小島晶子
  • Organizer: 日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 岩手大学(盛岡市)
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 知識ベース手法と統計手法の組み合わせに基づく方法論の開発と臨床データ解析への応用 (2015)
  • Author(s): 高橋広夫・坂本裕美・吉田輝彦
  • Organizer: 化学工学会秋季大会
  • Place of Presentation: 北海道大学(札幌市)
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] 植物オミックス解析におけるデータクレンジングとデータマイニング －葉の発生分化機構解明への応用－ (2015)
  • Author(s): 高橋広夫・小島晶子・中川彩美・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会大会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター(新潟市)
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の向背軸性確立におけるAtIPT3の解析 (2015)
  • Author(s): 小島晶子・石橋奈々子・香田佳那・小嶋美紀子・高橋広夫・榊原均・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会大会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター(新潟市)
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] ケミカルバイオロジーによるシロイヌナズナの葉の向背軸性の確立におけるAS1-AS2と共に働く因子の解析 (2015)
  • Author(s): 中川彩美・高橋広夫・伊藤卓馬・小島晶子・町田泰則・町田千代子
  • Organizer: 日本植物学会大会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター(新潟市)
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] シロイヌナズナの葉の軸形成におけるAS1-AS2-ETT 経路の役割 (2015)
  • Author(s): 町田千代子・中川彩美・高橋広夫・玉井元樹・小島晶子・町田泰則
  • Organizer: 日本植物学会大会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター(新潟市)
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] シロイヌナズナのAS1・AS2-ETT経路を介した葉の発生・分化におけるIPT3とその相同遺伝子の解析 (2015)
  • Author(s): 香田佳那・石橋奈々子・小嶋美紀子・中川彩美・高橋広夫・榊原均・町田泰則・町田千代子・小島晶子
  • Organizer: 日本植物学会大会
  • Place of Presentation: 新潟コンベンションセンター(新潟市)
  • Year and Date: 2015-09-06
• [Presentation] Bioinformatic identification method of evolutional ranges for potential functional non-coding molecules on genomes (2015)
  • Author(s): Takahashi H., Takahashi A., Hayashi N., Satoshi N., Onouchi H.
  • Organizer: Non-coding DNA and Chromosomal Integrity -toward the finding of Intermeres-
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai International Conference Center (Awaji, Japan)
  • Year and Date: 2015-08-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chemical genetic analyses infer that AS1-AS2 protects developing leaves from camptothecin influence by repressing ARF3 and KRP5 (2015)
  • Author(s): Nakagawa A., Takahashi H., Kojima S., Machida Y. and Machida C.
  • Organizer: FASEB Science Research Conferences (SRC) Mechanisms in Plant Development
  • Place of Presentation: Vermont Academy (Saxtons River, VT USA)
  • Year and Date: 2015-08-02
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 翻訳制御に関わる種間保存性uORFペプチドの網羅的探索・進化保存性評価手法の開発と動植物ゲノムへの応用 (2015)
  • Author(s): 高橋広夫・高橋アンナ・林憲哉・内藤哲・尾之内均
  • Organizer: 日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ホテルライフォート札幌(札幌市)
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] Bioinformatic identification method of evolutional ranges for potential functional molecules on genomes (2014)
  • Author(s): Takahashi H., Takahashi A., Takemoto M., Ebina I., Kimata K., Igarashi T., Kudo R., Osumi A., Naito S., and Onouchi H.
  • Organizer: The Problem of the Origin of Life
  • Place of Presentation: Moscow, Russia
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-26
• [Presentation] Analysis of gene expression profiles of soft tissue sarcoma using a combined method of knowledge-based filtering and integration of multiple statistics (2014)
  • Author(s): Takahashi H., Takahashi A.
  • Organizer: Computational Models in Biology and Medicine 2014
  • Place of Presentation: Cologne, Germany
  • Year and Date: 2014-09-18 – 2014-09-19
• [Presentation] Knowledge-based bioinformatic analyses of microarrays predict that epigenetic regulator AS1-AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial patterning (2014)
  • Author(s): Takahashi H., Nakagawa A., Ishibashi N., Kojima S., Machida Y., and Machida C.
  • Organizer: 25th International Conference on Arabidopsis Research - ICAR2014
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] Chemical genetic analyses infer that AS1-AS2 controls cell division through ETTIN in leaf adaxial-abaxial and medio-lateral patterning (2014)
  • Author(s): Nakagawa A., Takahashi H., Ito T., Kojima S., Machida Y., and Machida C.
  • Organizer: 25th International Conference on Arabidopsis Research - ICAR2014
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [Presentation] ASYMMETRIC LEAVES1 (AS1) and AS2 regulate the expression of AtIPT3 through AUXIN RESPONSE FACTOR3 / ETTIN function during leaf development in Arabidopsis thaliana (2014)
  • Author(s): Kojima S., Takahashi H., Ishibashi N., Handayani A., Matsumura Y., Machida Y., and Machida C.
  • Organizer: Auxins and Cytokinins in Plant Development-ACPD2014
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [Presentation] AS2 and BOB1 synergistically regulate cytokinin levels and the establishment of leaf adaxial-abaxial polarity through the ETT/ARF3-IPT3 pathway in Arabidopsis thaliana (2014)
  • Author(s): Ishibashi N., Kojima S., Kojima M., Sakakibara H., Takahashi H., Machida C., and Machida Y.
  • Organizer: Auxins and Cytokinins in Plant Development-ACPD2014
  • Place of Presentation: Prague, Czech Republic
  • Year and Date: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [Patent(Industrial Property Rights)] 扁平上皮がんに対する化学放射線療法の有効性を評価するための方法 (2015)
  • Inventor(s): 佐々木博己・青柳一彦・高橋広夫
  • Industrial Property Rights Holder: 佐々木博己・青柳一彦・高橋広夫
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2015-09-24
  • Overseas