Analysis of transcriptional kinetics of synexpression genes in a single cell

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K15220
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: General medical chemistry
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: BESSHO Yasumasa 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (70261253)
• Research Collaborator: MATSUI Takaaki ; NAKAHATA Yasukazu ; SAKUMURA Yuichi
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 転写 / 発生 / 転写因子 / 同調 / Notch

Outline of Final Research Achievements

In development and morphogenesis of multicellular organisms, many genes are expressed cooperatively, thereby regulating cell growth, differentiation and movement, and forming functional tissues and organs. Thus, detecting several gene expression simultaneously in single cells and analyzing cooperativity between multiple genes are effective for revealing the mechanism of development and morphogenesis, which are regulated by gene networks. We aimed to establish a system for quantifying the transcriptional activity of multiple genes in single cells, using the synchronized gene expression that occurs in the primordium of somites as a model. We successfully detected transcriptional status of two genes in a single nucleus. We also showed that transcription occurs stochastically.

Free Research Field

発生生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで高等生物の発生過程での遺伝子発現の解析は、組織レベルの解析がほとんどであり、1細胞ごとの転写レベルの解析は技術的困難さからほとんどおこなわれていなかった。一方で特定の遺伝子の転写は1細胞あたり2つの遺伝子座のみで起こる現象であるので、ゆらぎが大きい生命現象であることは認識されており、それを示唆するデータも得られている。本研究では同じ転写制御を受ける遺伝子(synexpressions genes:同期発現遺伝子）の1細胞内でのゆらぎを計測しようとする新しい研究である。つまり複数の同期発現遺伝子のゆらぎが同期しているか否かを明らかにしようとする新しい研究である。