2019 Fiscal Year Research-status Report
統計モデルによるゲノムワイドな遺伝子転写カスケード解析法の開発
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16K00387
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大里 直樹 大阪大学, 情報科学研究科, 特任助教(常勤) (50509536)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 転写制御 / 転写因子 / 遺伝子発現 / エンハンサー / クロマチン相互作用 / CTCF / オープンクロマチン / エピゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CTCFは、クロマチン相互作用のアンカーでForward-reverseの向きで多くDNAに結合する。またエンハンサーの働きをクロマチンループ内の遺伝子に制限するインシュレータとして働く。
本研究ではCTCFのように遺伝子の上流および下流にForward-reverseやReverse-forwardの向きで多く存在し、インシュレータとして機能し、遺伝子の転写発現量に影響するDNA結合配列を探索するための手法を開発した。公共データベースの実験データを用い、転写因子のDNA結合配列を様々なデータベースや論文から収集した。ゲノムのオープンクロマチン領域から転写因子のDNA結合配列を探索する手法を検討し、PIQ(Protein interaction quantitation)を用い、より精度の高い結果を得た。ヒトの単球やT細胞、乳腺上皮細胞、神経前駆細胞において、CTCFと共にクロマチン相互作用に関わるコヒーシン(RAD21, SMC3)のDNA結合配列も向きの偏りを示し、他のクロマチン相互作用に関わる転写因子(YY1, ZNF143)も向きの偏りを示した。約100の転写因子が4種類の細胞において向きの偏りを示し、転写発現量に影響することが示唆された。向きの偏りを示さないで、転写発現量に影響する転写因子は少数しか予測されず、特徴的な傾向が明らかになった。クロマチン相互作用の実験データと比較し、インシュレータとして機能する転写因子の向きを考慮し、エンハンサーとプロモーターの相互作用を予測すると、クロマチン相互作用のデータとより一致することが示された。またゲノム上の近傍する遺伝子のペアの発現量が、複数組織において相関する傾向を用い、遺伝子ペア間にインシュレータ機能をもつと予測された転写因子のDNA結合配列が存在すると、遺伝子の発現量の相関が有意に減少することが示された。
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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
オープンクロマチン領域から転写因子のDNA結合配列を予測する手法を検討し、解析方法と論文を更新した。
予想以上に多くの転写因子が見つかったため、実験による検証を行うためには、費用も含めた準備に、多少時間がかかることが考えられる。
クロマチン相互作用の実験データとの比較から、インシュレータとして機能すると予測される転写因子を用いることにより、エンハンサーとプロモーターの相互作用をより正確に予測できることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
クロマチン相互作用の実験データとの比較から、インシュレータとして機能すると予測される転写因子を用いることにより、エンハンサーとプロモーターの相互作用をより正確に予測できることがわかった。別の解析法として、ゲノム上の位置関係を個々に解析することにより、インシュレータ機能との関わりについて、より詳細な解析が可能かを調べる。その他の解析法も試す予定である。
エンハンサーとプロモーターの相互作用やそのカスケードの予測のための統計モデルの構築を進め、新しい予測法としてまとめる。
オープンクロマチン領域の転写因子のDNA結合配列を予測する解析を用いて、転写因子のDNA結合配列に関する新しい研究を進め、期待した結果を得た。次の研究課題として、発展できると期待される。
生物実験による検証のための準備を進め、次の課題と合わせて進めることも含めて検討する。
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| Causes of Carryover |
転写因子データベースTransfacの年間ライセンス費用(792000円)に使用する予定です。
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[Journal Article] Long non-coding RNA 2310069B03Rik functions as a suppressor of Ucp1 expression under prolonged cold exposure in murine beige adipocytes2020
Author(s)
Mari Iwase, Shoko Sakai, Shigeto Seno, Yu-Sheng Yeh, Tony Kuo, Haruya Takahashi, Wataru Nomura, Huei-Fen Jheng, Paul Horton, Naoki Osato, Hideo Matsuda, Kazuo Inoue, Teruo Kawada, Tsuyoshi Goto
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Journal Title
Bioscience, biotechnology, and biochemistry
Volume: 84
Pages: 305-313
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Comprehensive epigenome characterization reveals diverse transcriptional regulation across human vascular endothelial cells2019
Author(s)
Nakato R, Wada Y, Nakaki R, Nagae G, Katou Y, Tsutsumi S, Nakajima N, Fukuhara H, Iguchi A, Kohro T, Kanki Y, Saito Y, Kobayashi M, Izumi-Taguchi A, Osato N, Tatsuno K, Kamio A, Hayashi-Takanaka Y, Wada H, Ohta S, Aikawa M, Nakajima H, Nakamura M, McGee RC, Heppner KW, Kawakatsu T, Genno M, Yanase H, Kume H, et al.
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Journal Title
Epigenetics & Chromatin
Volume: 12
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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