2018 Fiscal Year Research-status Report
再構成された遺伝調節ネットワークで胚発生の遺伝子発現変化を論理的に再現する
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17KT0020
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 ゆたか 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40314174)
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2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | ホヤ / 遺伝子発現調節 / ブール関数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝子調節ネットワーク（ＧＲＮ）の研究が良く進んでいるモデル生物であるカタユウレイボヤの胚を用いて、実験データに基づいた遺伝子発現のシミュレーションをおこなうことを目指して研究をおこなった。平成３０年度は、平成29年度に引き続き３２細胞期に注目して、研究を進めた。本研究のシミュレーションに必要な情報は、個々の遺伝子発現を調節する関数、調節因子の発現パターン、誘導シグナルを受容する細胞がどれか、というもの
であり、計算機を使ったシミュレーションと実験を繰り返して、最初の胚性の発現が始まる16細胞期から順次、胚の遺伝子の発現パターンを再構成することを目指した。
３２細胞期には少なくとも１５個の遺伝子が９種類の異なるパターンで特異的に発現を始める。昨年度までに、このうちの６種類のパターンを示す遺伝子について調節関数をブール関数を使った式で決定した。３０年度は残っていたOtx, Nodal, ZicL遺伝子の調節関数を決めた。これらの遺伝子はいずれも細胞系譜ごとに異なる機構で制御されており、また、一部の細胞では複数の機構が重複して発現を調節していることが分かった。さらに、決められた調節関数を使って、様々な条件で過剰発現をおこなった場合の遺伝子発現パターンを予測し、実際の胚でそれが再現できるかどうかの検証実験を行ったところ、ほぼ予想通りの結果を得たが、２つの遺伝子の特定の割球での発現が予測通りとならず、調節関数の一部がまだ不完全である可能性が示唆された。
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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29年度にSnailが構成的活性型Rafによって調節されるという予想外の発見があったこと、平成30年度に進めたOtx, Nodal, ZicL遺伝子の調節関数が発現パターンから予測されるよりも複雑であったことなどによって、当初の予定よりもブール関数の決定が遅れた。しかしながら、平成30年度末の時点で、すべての調節関数がおおむね一意に決めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は32細胞期の結果の検証を続け、成果を論文としてまとめる。その後、６４細胞期の発現調節へ進み、運命決定までの遺伝子発現調節のシミュレーションを目指す。
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| Causes of Carryover |
予想外の興味深い結果が得られ、32細胞期の解析に時間がかかったため、64細胞期の解析に必要な試薬の購入を遅らせたことにより、次年度使用額が生じた。今年度は64細胞期の解析に進むので、購入を遅らせた試薬の購入を速やかに進め、研究を行う予定である。
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