Cross-species study of unsolved structure and function of human ultraconserved elements

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K07463
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 高野 敏行 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 教授 (90202150)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 都丸 雅敏 京都工芸繊維大学, 応用生物学系, 助教 (70324720)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 超保存配列 / 遺伝子発現制御 / ショウジョウバエ / エンハンサー / サイレンサー / インスレーター / 生物種横断研究

Outline of Annual Research Achievements

遺伝子発現の制御はモジュール化したネットワーク構造をとっているとの見方が一般化したが、実際は複雑で、因子の組み合わせ依存的な制御も少なくない．事実、ヒトエンハンサー候補配列をショウジョウバエの５種のコアプロモーターと連結して発現誘導能を調査したところ共通にみられる発現に加え、プロモーターに特異的な発現も観察している．そこで発現調節領域の構造解析とともにサイレンサーアッセイ用のプロモーター選別を目的に、広くユビキタスプロモーターとして知られるα-Tubulin at 84B（αTub84B）、Actin 5C、Ubiquitin-63E（Ubi-p63E）、daughterlessの４種のプロモーターの発現誘導能を比較解析した。一般に、これらはプロモーターと呼ばれるが、全長は1kbを超え、コアプロモーターを含めた複合制御領域と理解されるべきものである．αTub84BおよびUbi-p63Eは全ての成虫原基と脳でレポーターであるGFPの発現を誘導した。ただし、全体的にUbi-p63EよりαTub84Bが発現強度が高く、Ubi-p63Eでは翅原基および平均棍原基の翅ポーチの一部の領域で発現の著しい低下があった。また、全長2,593 bpのαTub84Bプロモーターを808 bpまで短くすると、成虫原基でランダムなGFPの発現消失が観察された。これはPolycombコンプレックス等の抑制効果の影響を受けたためと推察される．一方で、レポーター遺伝子を含めた遺伝子全体をインスレーターで挟めば発現強度は若干低下するものの完全長プロモーターとほぼ同様の発現パターン、発現量を誘導できた．全長プロモーターには発現を誘導する配列に加え、インスレーター様の機能をもった配列が含まれると考えられる．この知見は抑制効果の遮断も重要な制御機構であることを裏付ける．

Research Products

• [Int'l Joint Research] Baylor College of Medicine/Lawrence Berkeley National Laboratory(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: Baylor College of Medicine/Lawrence Berkeley National Laboratory
• [Journal Article] Cortex glia clear dead young neurons via Drpr/dCed-6/Shark and Crk/Mbc/dCed-12 signaling pathways in the developing Drosophila optic lobe. (2019)
  • Author(s): Nakano, R., Iwamura, M., Obikawa, A., Togane, Y., Hara, Y., Fukuhara, T., Tomaru, M., Takano, T., and Tsujimura H.
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2019.05.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Normal aging hyperactivates innate immunity and reduces the medical efficacy of minocycline in brain injury. (2019)
  • Author(s): Sanuki, R., Tanaka, T., Suzuki, F., Ibaraki, K., and Takano T.
  • Journal Title: Brain, Behavior, and Immunity Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbi.2019.04.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] “ヒト化ショウジョウバエ”の作出進む－－非コード領域の変異の高感度アッセイ法の開発が課題 (2018)
  • Author(s): 高野敏行，茨木公英，大迫隆史
  • Journal Title: 生物の科学 Volume: 72 Pages: 484-491
• [Presentation] Gain-of-function & loss-of-function mutations in disease candidate genes (2019)
  • Author(s): Takano, T.
  • Organizer: 2nd International Symposium for Model Organism Research on Human Rare Diseases
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] A large library of USA-human cDNA constructs and transgenic Drosophila stocks to facilitate translational research. (2019)
  • Author(s): S. Yamamoto, K.H. Wan, T. Johnson, H. K. Graves, V.H. Havana, H. Pan, D. Bei, O. Kania, S. Jankas, S. I. Park, W.W. Fisher, Y. Takashima, S. Ravani, M. Tomaru, T. Ohsako, M. F. Wangler, C. Warr, T. Takano-Shimizu, H.J. Bellen, & S.E. Celniker
  • Organizer: 60th Annual Drosophila Research Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト化ショウジョウバエでヒトゲノム配列の機能，比較解析はできるのか (2018)
  • Author(s): 高野敏行
  • Organizer: 国立遺伝学研究所 研究集会「理論分子進化学の新機軸」
• [Presentation] 島田咲、村岡夕香、茨木公英、高野敏行、山口政光 (2018)
  • Author(s): ショウジョウバエモデルを用いたヒト希少神経難病CMT原因遺伝子FIG4と遺伝学的に相互作用する遺伝子の同定
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ショウジョウバエ Rack1 は精子形成，受精の複数ステップで働く雄不妊遺伝子である (2018)
  • Author(s): 茨木公英，中塚三保子，渡邉昌秀，白神真知，大迫隆史，都丸雅敏，高野敏行
  • Organizer: 日本遺伝学会第90回大会
• [Presentation] Tissue specificity of Enhancer activity of human ultra-conserved elements in fruit fly. (2018)
  • Author(s): T. Ohsako, T. Matsuda, D. Sasazaki, M. Tomaru, T. Awasaki, T. Takano
  • Organizer: The 13th Japanese Drosophila Research Conference
• [Book] Drosophila Models for Human Diseases (2018)
  • Author(s): M. Yamaguchi ed., 15 authors including Takano-Shimizu-Kouno, T.
  • Total Pages: 308
  • Publisher: Springer
  • ISBN: 978-981-13-0528-3