2017 Fiscal Year Research-status Report
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16KT0067
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安部 健太郎 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (70462653)
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| Project Period (FY) |
2016-07-19 – 2020-03-31
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| Keywords | 神経科学 / シグナル伝達 / 脳・神経 / 遺伝子発現制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、神経細胞における活動依存的な遺伝子発現制御をモデルに、それに関わる多数の転写因子の活性を定量的かつ経時的に計測、およびそれらの活性を操作することを通じ、細胞における遺伝子発現制御機構を構成的に明らかにすることを目的とする。その目的のため、細胞において多数の内在転写因子の活性を定量的かつ高精度に測定する手法を開発し、それを用いて、培養神経細胞または生体における神経活動依存的な多数の転写因子の活性を明らかにし、それらを基に個々の遺伝子の発現制御の数理モデルを作成する。
本年度は、細胞種特異的な転写因子活性の定量を可能にする新規ウイルスベクターシステムの開発を行い、50種類以上の転写因子に関するレポーターウイルスを作成し、それらの高力価溶液を精製した。また、本年度開発した新規ベクターシステムにおいては、同一細胞または同一サンプルにおいて最大20種類の転写因子の活性を同時定量計測することを可能にした。作成したウイルスをマウス海馬神経細胞および大脳皮質神経細胞の初代培養系に感染させ、それぞれの転写因子の神経活動依存的な活性変化を定量計測した。これらの解析の結果、細胞種特異的に神経活動依存的な活性を示す転写因子を多数同定することに成功し、また、転写因子により活性変化のタイムコースが異なることを明らかにした。これらの発見はこれまで検出できなかった少数のポピュレーションでの重要な神経可塑性の誘発機構について重要な知見である。
今年度は研究実施機関を変更し、新所属機関において遺伝子改変生物実験設備と動物実験設備を新たに整備する必要があったため、研究が停止していた期間があり、研究の進捗が当初の予定通りに進まなかった。一方で、今年度に既存のものを改良し、開発した新規ツールを使用することで、研究の進捗を加速し、遅れを挽回することができると考える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、研究開始当初は予定されていなかった研究代表者の所属機関の変更と、研究室の引越があった。新所属機関において遺伝子改変生物実験設備と動物実験設備を新たに整備し、実験実施の許可を得る必要があり、研究の進捗が当初の予定通りに進まなかった。一方で、今年度に予定を変更し、既存の実験系を改良した新規ツールを作成した。これを使用することで、研究の進捗を加速し、遅れを挽回することができると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、前年からの解析を続行するとともに、神経活動誘発刺激の種類や条件による転写因子活性プロファイルの違いを明らかにする。また、細胞内シグナル伝達系を構成する因子や神経調節因子が神経活動依存的な転写因子活性に及ぼす影響を明らかにするため、転写因子活性を制御する主要な細胞内シグナル伝達分子に対する阻害剤や活性化剤処理・機能改変分子の発現を用い、神経活動依存的な転写因子活性プロファイルを取得し、シグナル因子の活性操作が各転写因子におよぼす影響を明らかにする。
また、培養神経細胞系において、転写因子活性化のアウトプットであるトランスクリプトーム変化の情報を複数のタイムポイントにおいて明らかにする解析を進める。これに加え、遺伝子発現制御システムを構成するコンポーネントの人為的活性制御においてもコンポーネント活性制御後の遺伝子発現アウトプット情報としてのトランスクリプトーム変化の情報を取得し、各転写因子の活性が変化した際のアウトプットの変化を明らかにする。これらのデータ取得後に、以上の解析結果（計測した多数の転写因子活性の比活性データ、活性タイムコースのデータ、転写因子活性クロストーク情報、コンポーネント活性操作後の転写因子活性プロファイル・トランスクリプトーム変化、および公開されているシーケンス情報・ChIP-seq情報）を統合し、個々の遺伝子の発現制御の数理モデルを作成する。
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| Causes of Carryover |
本年度購入予定物品の選定に時間がかかったため、次年度に購入することにした。次年度請求の助成金と合わせて必要な消耗品等も購入する。
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