2018 Fiscal Year Research-status Report
Molecular mechanism of odorant receptor class choice in mice
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16K07366
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
廣田 順二 東京工業大学, バイオ研究基盤支援総合センター, 准教授 (60405339)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 嗅覚受容体 / 嗅神経細胞 / 神経分化 / 運命決定 / 転写因子 / 転写調節配列 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嗅覚受容体ファミリーは、系統学的に魚類から哺乳類に共通して存在するClass Iと陸棲動物特異的なClass IIの２つに分類される。１つの嗅神経細胞は、その分化過程においてClass IかClass IIかの二者択一的運命選択をおこない、その運命決定に従ってそれぞれの遺伝子レパートより１種類の嗅覚受容体のみを選択的に発現する。本研究課題では、嗅神経細胞の二者択一的運命選択の制御因子として同定した転写因子Bcl11bの作用機序の解明に取り組んだ。これまでに、Bcl11bがClass I型嗅覚受容体遺伝子のエンハンサー（J element）の活性を負に制御、Class I型嗅覚受容体の発現に抑制的に作用することを明らかにした。H30年度はさらにClass IIエンハンサーであるP-elementの活性とBcl11bとの機能相関を解析し、Bcl11bが嗅神経細胞の二者択一的運命選択をエンハンサーレベルで制御していることを明らかにした。次にBcl11bの発現の有無が嗅覚受容体のクラス選択のみを制御するのか、それとも細胞タイプを制御するのかを、Class I型嗅神経細胞のマーカー遺伝子の発現を指標に解析した。その結果、Bcl11bは細胞タイプを制御するというよりも単に嗅神経細胞が発現する嗅覚受容体のクラスを選択することがわかった。以上の結果から、我々は嗅覚受容体遺伝子発現の新たなモデル、Class I型嗅覚受容体デフォルトモデルを提唱する。すなわち、嗅神経細胞が発現するデフォルトの嗅覚受容体はClass I型であり、Bcl11bがJ elementのエンハンサー活性を負に制御し、Class I型嗅覚受容体の発現を抑制することが、Class II型嗅覚受容体の発現を許容する。このモデルは水棲から陸棲への動物の進化における嗅覚系の陸棲適応を合理的に説明することができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画２において、世界で初めてClass I嗅覚受容体遺伝子の転写調節配列（J element）の同定に成功したことが挙げられる（Nature Communications 2017)。さらにJ elementのエンハンサー活性をBcl11bが負に制御することによって、Class I嗅覚受容体の発現を抑制することがClass II嗅覚受容体の発現に必要であることを示すことができた。つまりJ elementは、単一遺伝子の転写活性化エレメントとして機能するだけでなく、嗅覚受容体のクラス選択エレメントとしても機能することを明らかにすることができた。また本研究を通じ、嗅覚受容体のクラス選択がエンハンサーレベルで制御されていることを実験的に示すことができた。このことは、これまでゲノムワイドに散在する嗅覚受容体遺伝子から確率論的に一つの遺伝子が選択的に発現されると考えられてきた遺伝子発現制御機構が適当ではなく、まず嗅覚受容体のクラス選択がエンハンサーレベルで決定され、それに続いて単一遺伝子発現が活性化されるという、階層構造があることを示すものであり、嗅覚受容体遺伝子発現の制御機構に新たな概念をもたらすものであると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、本研究課題によって得られた成果を投稿するとともに、国際会議で発表するために、最終年度繰越を申請した。今後、本研究課題で得られた成果の公表につとめる。
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| Causes of Carryover |
本研究課題で得られた成果について2019年4月に開催される国際会議で発表するため、その旅費として最終年度繰越をおこなったため。
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