2018 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive analysis for responsible genes associated with fatty acid composition in cattle
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16H05015
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
万年 英之 神戸大学, 農学研究科, 教授 (20263395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 栄治 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 畜産研究部門, ユニット長 (00186727)
本多 健 神戸大学, 農学研究科, 助教 (10432551)
笹崎 晋史 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (50457115)
大山 憲二 神戸大学, 農学研究科, 教授 (70322203)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ウシ / 脂肪酸組成 / 責任遺伝子 / 全ゲノムリシーケンス / 関連解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、ウシ体脂肪の脂肪酸組成に関る新規責任遺伝子の同定と、責任遺伝子の分子機構の総合的解明を目的としている。本研究では、ゲノムワイド関連解析、リシーケンス解析、複数品種の候補責任変異を用いた関連解析、責任遺伝子のプロモーター等の分子機能解析を通して、ウシの脂肪酸組成に関与する遺伝子群の全容を明らかにすることを目的とする。
本年度は、オレイン酸含有率に対しゲノムワイド関連解析において検出されたウシ9番染色体上の候補領域に対し、全ゲノムリシーケンスデータを用いた有意SNP周辺の網羅的多型探索を実施し、オレイン酸含有率に対する効果の検証を行った。
兵庫県黒毛和種集団1836頭の中からオレイン酸含有率が上位の4個体、下位の4個体、計8個体のリシーケンスデータを比較したところ約4万個の多型を検出した。そこから有意SNPとの連鎖不平衡の程度を考慮し、連鎖不平衡の程度が高いものから優先的に選択し約7000この多型を抽出した。次に多型に種類に着目し、遺伝子の機能や発現に影響を及ぼす可能性が高いと考えられる非同義置換、スプライス領域、UTR、遺伝子上流及び下流に存在する多型を抽出したところ288多型であった。これら288個の多型は18遺伝子に位置しており、18個の遺伝子について過去の研究報告を参考にオレイン酸を含めた脂肪酸に関わるかどうかを検討した。その結果CYB5R4、MED23、VNN1の3遺伝子を本研究の候補遺伝子とした。これら3遺伝子に含まれる多型について多型の種類から遺伝子の機能に影響を与える可能性が高いと考えられた多型を候補原因多型として1つずつ優先的に選択し、兵庫県黒毛和種集団を用いて統計学的解析を行ったところ、3多型ともに非常に低いP値で関連が認められ、遺伝子型間の有意差も認められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は、オレイン酸含有率に対しゲノムワイド関連解析において検出されたウシ9番染色体上の候補領域に対し、全ゲノムリシーケンスデータを用いた有意SNP周辺の網羅的多型探索を実施し、オレイン酸含有率に対する効果の検証を行っている。
オレイン酸含有率が上位の4個体、下位の4個体、計8個体のリシーケンスを実施したところ、約4万個の多型を検出しており、この多型の中に責任変異があることを示した。また、有意SNPとの連鎖不平衡の程度を考慮し、責任変異の可能性が高い約7000多型の抽出に成功した。次に遺伝子の機能や発現に影響を及ぼす可能性が高いと考えられる非同義置換、スプライス領域、UTR、遺伝子上流及び下流に存在する多型に注目したところ288多型の絞り込みに成功した。これら288個の多型は18遺伝子に位置することを示した。さらにこれら18個の遺伝子について脂肪酸との関連を機能的に調査したところ、CYB5R4、MED23、VNN1の3遺伝子を本研究の候補遺伝子とすることに成功している。次いで、これら3遺伝子に含まれる多型について多型の種類から遺伝子の機能に影響を与える可能性が高いと考えられた多型を候補原因多型として1つずつ優先的に選択し、兵庫県黒毛和種集団を用いて統計学的解析を行ったところ、3多型ともに非常に低いP値で関連が認められ、遺伝子型間の有意差も認められた。
本年度で示したこれらの結果は、オレイン酸含有率に関わる遺伝子が、ウシ9番染色体上にあることを示しており、CYB5R4、MED23、VNN1の3遺伝子まで絞り込むことに成功している。
これらの結果に対し、その成果を国際学会誌2報受理されており、国際学会において1演題の発表、国内学会において2演題の発表を行っている。そのうち、国内学会発表では優秀発表賞を受賞している。これらの成果は、本研究課題が順調に進捗していることを裏付けている。
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| Strategy for Future Research Activity |
検証集団を用いて妥当性が確認されたBTA9にCYB5R4、MED23、VNN1の3遺伝子が候補遺伝子であることを示した。これらの３遺伝子のうち、どの遺伝子・変異が責任候補変異となりえるかを、複数の黒毛和種集団を用いて検証する予定である。
具体的には、各遺伝子における変異に対し、タンパク質の翻訳領域の非同義置換を伴う変異、非翻訳領域やプロモーター領域における変異をピックアップし、これらを候補責任変異とする。これらの候補変異に対しては、試験集団および検証集団を用いた関連解析を行う。1候補遺伝子に対して複数の変異が対象となることが予測されるが、変異の機能・変異の連鎖不平衡などに着目し、責任変異となりえる候補を対象に、黒毛和種3-4集団の試料を追加し、これら変異に対する関連解析により、どの候補変異が不飽和脂肪酸含有率に最も効果を有するかを検討する。加えて、責任遺伝子・変異の遺伝分散の推定(どの程度遺伝的効果を持つか)と普遍性(責任変異であれば品種を問わず効果の普遍性が確認できる)を評価する。他黒毛和種集団はそれぞれ約400-500頭の集団を準備している。
これらの結果により同定された責任変異に対しては、変異に伴う責任タンパク質の立体構造解析、あるいは調節領域の変異に対するプロモーター解析を実施する予定である。例えば、同定された責任変異がタンパク質のアミノ酸置換を伴う場合、立体構造がどのように変化するのかを計算科学的に検討する。非翻訳領域の場合には、発現に関与するプロモーターやマイクロRNA結合領域などにも着目し検討する。またアミノ酸残基の変異による場合には、高分子の性質変化の予測も行い、脂肪酸組成が変化する分子機構解明を検証する。
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[Journal Article] Pool-based genome-wide association study identified novel candidate regions on BTA9 and 14 for oleic acid percentage in Japanese Black cattle2018
Author(s)
Kawaguchi F, Kigoshi H, Nakajima Ayaka, Matsumoto Y, Uemoto Y, Fukushima M, Yoshida E, Iwamoto E, Akiyama T, Kohama N, Kobayashi E, Honda T, Oyama K, Mannen H, Sasazaki S
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Journal Title
Anim. Sci. J
Volume: 89
Pages: 1060-1066
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Detection of candidate polymorphisms in the QTL for oleic acid percentage on BTA9 based on whole-genome resequencing data2018
Author(s)
Kawaguchi F, Kigoshi H, Kohama N, Kohama N, Akiyama T, Fukushima M, Yoshida E, Kobayashi E, Oyama K, Mannen H, Sasazaki S
Organizer
PAG Asia 2018
Int'l Joint Research
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