2016 Fiscal Year Research-status Report
ヌクレオソーム配置を介した遺伝子発現制御機構の解明：ゲノム高次構造と遺伝子共発現
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15K20863
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
青木 裕一 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 助教 (40747599)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 遺伝子共発現 / 遺伝子共発現ネットワーク / 共発現データベース / 遺伝子発現制御 / ヌクレオソーム / MNase-Seq / RNA-Seq / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、モデル植物シロイヌナズナを対象に、ゲノムにおける様々な特徴の類似性を利用して、遺伝子発現パターンが似ている遺伝子群（共発現遺伝子群）を推定するバイオインフォマティクス的手法を開発することを目標としている。特に、ゲノム高次構造が遺伝子発現に及ぼす影響を明らかにするために、多様な組織における網羅的なヌクレオソーム配置解析を実施する。
平成28年度は、次世代シークエンサーを用いたヌクレオソーム配置決定手法であるMNase-Seq法に必要なDNAサンプルと、遺伝子発現定量手法であるRNA-Seq法に必要なRNAサンプルの調製実験を進めた。RNAサンプルについてはシロイヌナズナの各組織から調製することに成功したものの、DNAサンプルは一部の組織において実験に十分な量が調製できなかったため、調製手法の条件検討を実施した。
これらの実験と並行して、公共データベースに登録されているMNase-Seqデータの解析を行い、ヌクレオソーム配置と遺伝子共発現の関係について洞察を深めた。共発現する遺伝子同士は同程度の発現量を示すことを見出し、また、転写開始点上流40bp領域のヌクレオソーム密度が遺伝子発現量と強く相関することを明らかにした。さらに、この現象を説明する本質的な因子として「遺伝子の進化的な新旧度」があることを発見し、論文執筆を進めるとともに学会等で報告を行った。ここで得られた知見の一部は、運用中の微細藻類遺伝子共発現データベースALCOdb（http://alcodb.jp）で提供している遺伝子共発現データの品質向上に応用した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
MNase-Seq解析に供するDNAサンプルの調製実験において、参考にした過去研究事例の再現性が取れないことや、根や茎などの一部の組織において調製効率が著しく低いという問題が発生した。このため、十分な量のDNAサンプルを取得するために、植物材料の再調達ならびにDNA調製実験のスケールアップが必要になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
植物材料が調達でき次第、早急にDNAサンプルの調製実験を進める。核酸サンプルの準備が整い次第、MNase-Seq解析およびRNA-Seq解析を実施する。次世代シークエンサー解析のデータを取得できた後は、平成28年度までに概ね完成させたデータ解析パイプラインを用いてヌクレオソーム配置の決定や遺伝子発現量との関連解析を進めていく。
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| Causes of Carryover |
MNase-Seq解析に供するDNAサンプルの調製実験において、参考にした過去研究事例の再現性が取れないことや、根や茎などの一部の組織において調製効率が著しく低いという問題が発生した。このため、次世代シークエンサー解析の実施に遅れが生じ、次年度使用額が発生した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
核酸サンプルの調製実験で用いる試薬の購入費、および、次世代シークエンサー解析の外注経費として使用する予定である。
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