2018 Fiscal Year Research-status Report
レトロトランスポゾン由来の哺乳類特異的な獲得遺伝子の脳における機能解析
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17K07243
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
石野 知子 (金児知子) 東海大学, 医学部, 教授 (20221757)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | domesticated gene / レトロトランスポゾン由来 / 哺乳類特異的 / Sirh famiry / 脳機能 / 行動異常 / 睡眠異常 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
われわれはLTR レトロトランスポゾン由来の哺乳類特異的なインプリント遺伝子（片親性性発現遺伝子）PEG10、PEG11 を同定し、KO マウスの解析より、Peg10、Peg11が哺乳類の胎生の特徴である胎盤の機能に関わることを証明した。さらに、Peg10、Peg11 に相同性のある遺伝子の探索からさらに９つの哺乳類特異的な遺伝子を同定し、そのうちSirh7/Ldoc1 も胎盤の内分泌調節に関わること解明した。これらの11個の遺伝子をSirh famiry genesと呼んでいるが、３つは胎盤という観点から哺乳類の特徴に寄与する遺伝子であった。では残りの９個の遺伝子はどのような点で哺乳類に寄与しているのだろうか。
ヒトゲノムにはLTR レトロトランスポゾンに由来するdomesticated gene(家畜化遺伝子；ゲノムに入ってからのちに遺伝子として使われるようになったもの）が約30 個存在する。われわれが同定したsushi-ichi レトロトランスポゾンに由来する11 個のSIRH familyと、gypsey 12_DR レトロトランスポゾンに由来する19 個のPNMA familyで、PNMA 遺伝子の多くは脳で発現しており、脳での機能が予想されている。
本研究対象のSIRH11、SIRH3/LDOC1 (以下SIRH3)、SIRH8/RGAG4(以下SIRH8)も脳での発現を特徴とし、Sirh11 は脳内のノルアドレナリン量制御に関わることを報告した。Sirh3 KO、Sirh8 KO も行動異常が見られ、脳機能という点で哺乳類に寄与している可能性が高い。平成30年度はSirh3のノックインマウスの画像解析を徹底して行い、脳での発現部位や細胞の種類を詰めることができた。また、Sirh8 KOの脳内物質の測定を行い、行動異常の原因候補物質の検索を行った。
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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
平成30年度は繁殖できている動物の都合で研究計画のSIRH3-GFP、SIRH８KOの解析を中心に行った。
① Sirh3 ノックインマウスを用いて、Adultの脳および胎児期の発現部位の解析を進め、Sirh3が発現していえる細胞の種類についても詰めることができた（Irie et.al 論文作成中）
② Sirh8KO マウスはプレパルスインヒビションに異常があることが解っており、脳内モノアミン濃度やある種のアミノ酸の濃度をマイクロダイアリシスにより測定し、異常に関係する候補を割り出した。
③ SIRH11/ZCCHC16 タンパク質の発現部位を同定するために、Sirh11 のN 末またはC 末にGFP をつないだSirh11-GFP ノックインマウスをCRISPR/CAS9法をもちいて作製した。
以上、各ラインとも確実に研究を進めることができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
① Sirh3 KOマウスの睡眠異常はすでに確認しているが、睡眠時の脳波測定も追加する Sirh3 ノックインマウスの解析結果などすべてをまとめ、Sirh3遺伝子の哺乳類獲得遺伝子としての意義およびその機能について論文投稿する。
②プレパルスインヒビションに異常があるSirh8 KOマウスに関して、原因物質としてある種のアミノ酸の濃度が疑われる。そこで、薬剤を投与した場合のマイクロダイアリシスを行い、行動異常との関連性をさらに解析する。
③ Sirh11 のN 末またはC 末にGFP をつないだSirh11-GFP ノックインマウスをCRISPR/CAS9法をもちいて作製することができたため、Adultの脳の発現部位や発現細胞の種類の画像解析を詳細に行う。また、胎児期のノルアドレナリンニューロンの形成時期から成体における発現までの体系的な画像解析を行う。
④ Sirh11/Zcchc16 タンパク質の機能ドメインの同定：Sirh11 タンパク質はレトロトランスポゾンのGag タンパク質と高い相同性を有し、C 末にはRNA 結合ドメインであるCCHC 配列を持つ。このタンパク質の機能がこのRNA（またはDNA）結合能によって発揮されている可能性が高いため、この配列に点突然変異をいれたマウスをCRISPR/CAS9 法で作製し、KO マウス同様の表現型がみられることを実証するまた、N 末やC 末をきり縮めたコンストラクトを用いて、タンパク質としての最小機能単位を明らかにし、機能ドメインと相互作用するタンパク質を同定する。
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| Causes of Carryover |
(1)生命科学統合支援センター利用費が３月末まで確定しなかったので、すこし余裕を見て消耗品等の購入をひかえたため、次年度使用額が生じた。
(2)次年度使用計画 消耗品費：166,611円、人件費・謝金：250,000円、その他：600,000円
2019年度はSirh8 KOマウスのマイクロダイアリシスやSirh11ノックインマウスの画像解析のための消耗品が必要となるので消耗品費、マウスのジェノタイピングやRNA抽出などの実験補助の人件費、マウスの飼育管理費と論文投稿費として使用する予定である。
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