2018 Fiscal Year Research-status Report
水棲型嗅覚受容体巨大遺伝子クラスターを支配する発現制御領域の解析
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17K14932
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩田 哲郎 東京工業大学, 技術部, 技術職員 (30771563)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 嗅覚受容体 / 遺伝子クラスター / 遺伝子発現制御 / 発現制御領域 / 長距離エンハンサー / シスエレメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マウスゲノム最大の遺伝子ファミリーを形成する嗅覚受容体は、系統学的に、魚類まで保存されたファミリーを含むClass I（水棲型）と、陸棲生物特異的なClass II（陸棲型）に分類される。Class II 遺伝子がほぼすべての染色体上に散在しているのに対して、Class I遺伝子は約300万塩基対の単一の巨大遺伝子クラスターを形成する特徴的なファミリーである。嗅神経細胞における「1細胞1受容体」ルールから、Class I 遺伝子クラスターを支配する共通の発現制御領域の存在が推定されているが、同定には至っていなかった。本研究課題では、発現制御領域を同定し、さらにその機能を明らかにすることで、他に類を見ない巨大遺伝子クラスターを形成するClass I 嗅覚受容体遺伝子の発現制御機構を解明することを目的とする。
昨年度までに、Class I 遺伝子クラスターを制御する新たな嗅覚受容体遺伝子発現制御領域「Jエレメント」の同定に成功し、エンハンサーを介した嗅覚受容体遺伝子の発現制御モデルを提唱した。Jエレメントはこれまでに例のない長距離作用性エンハンサーであるため、本年度はその制御機構の解明を目指し、Jエレメントならびにその他推定制御因子の機能解析を実施した。嗅覚受容体遺伝子の網羅的遺伝子発現解析やトランスジェニックマウスを用いたレポーターアッセイにより、Jエレメント内の機能領域と他の制御因子を明らかにしつつある。関連学会において発表をおこなったが、論文投稿には至っていないため、研究課題の実施期間を翌年度まで延長することとした。
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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
本研究課題では（１）Class I 嗅覚受容体発現制御領域の同定、（２）発現制御領域の機能解析、（３）転写因子によるClass I 嗅覚受容体遺伝子発現への寄与、の３つの小課題を計画している。本年度までに、申請者が同定したJエレメントがClass I遺伝子のエンハンサーとして機能していることを見出し、一連の成果を発表している。Jエレメント内に種間で高度に保存されたモチーフ配列が見出されたことから、本年度はトランスジェニックマウスを用いたJエレメントの機能解析に取り組み、その機能単位を同定しつつある。また、Jエレメントの制御に関わることが予想された転写因子の嗅覚系特異的欠損マウスについては、網羅的遺伝子発現解析や組織学的解析を実施し知見が得られつつある。
一方、これまで考えられていたモデルに反し、Class I 嗅覚受容体遺伝子クラスターには複数のエンハンサーが存在することが明らかとなったため、Class I 嗅覚受容体遺伝子発現制御機構の全容解明に向けて、Jエレメント以外のエンハンサー領域の同定が新たな課題となっている。そこで、新たなClass I 遺伝子エンハンサーについても候補を探索し、見出した配列についてノックアウトマウスの作出と遺伝子発現解析をおこなったが、新たなClass Iエンハンサーを同定することはできなかった。
以上の点から、当初の研究計画はおよそ達成しつつあるが、Class I遺伝子発現制御機構の解明のため研究課題の実施期間を翌年度まで延長することとし、Jエレメントのさらなる機能解析を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に取り組んでいたJエレメントの機能解析を継続し、Jエレメントの機能発現に必要な領域やモチーフ配列を同定する。他方、着目した転写因子の嗅覚系特異的遺伝子欠失マウスについては、主にClass I 嗅覚受容体遺伝子の発現に着目して解析を進め、Jエレメントとの関係を明らかにする。近年、嗅覚系のエピゲノムデータが集積してきていることから、適宜これらを活用し、Class I遺伝子クラスターにおけるエピジェネティック修飾状態を解析する。以上の解析を通して、Class I 嗅覚受容体遺伝子クラスターの発現制御機構の解明を目指し、得られた成果を取りまとめ発表する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初目的の1つである発現制御領域の同定に成功したが、当該成果を発表するにあたって追加実験等で予定外に時間を要した。さらに、作出した遺伝子改変マウス系統について遺伝子発現解析のためのマウス個体の準備に期間を要したため、今年度に計画していた組織学的解析が解析途上となった。以上の理由から、未解析分について次年度に継続実施することとし、機能解析のための遺伝子改変マウス作出と解析、および成果発表費として使用する予定である。
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