2020 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 – 2022-03-31
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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。ホヤの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。昨年度までの解析でこれら全９種類のパターンについての調節機構をブール式で表した調節関数を決めた。
今年度は、昨年度までに終わっていなかったＯｔｘとＮｏｄａｌの二つの遺伝子の調節関数についての確認実験をおこなった。実験操作をおこなって、これらの遺伝子が本来は発現していない１６細胞期に発現させることができるかを確かめた。Ｏｔｘについては調節関数を用いた予測通りの割球で発現を導くことができた。このことにより、Ｎｏｄａｌを除くすべての遺伝子の発現の動態がブール式で表された。つまり、胚全体の遺伝子ネットワークの動態が数式で再現されたことになる。ここまでの成果を論文にまとめた。
一方、Ｎｏｄａｌについては、１６細胞期での再現実験が、必ずしも予想通りにはならなかったため、未知の因子の関与が疑われた。３２細胞期以前に発現する転写因子およびシグナル分子の機能はすでに網羅的に解析しているので、転写補助因子の関与について検討することとした。候補となる遺伝子を発現パターンからリストアップし、機能的スクリーニングをおこなった。その結果、ＺＦ１４３遺伝子が関与していることを突き止めた。
また、ブール式の中から、Ｆｏｘｄ転写因子が活性化因子としても抑制因子としても働き、それがこのネットワーク動態の決定に重要であることが分かったので、このタンパク質の活性化と抑制の機能の切り替えの機構を解析し、標的のシス調節領域が重要な働きを担うことを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウィルスへの対策で、予定していた実験に遅れが生じた。
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| Strategy for Future Research Activity |
調節関数決定による遺伝子ネットワークの動態の再現については、速やかに論文を公表できるようにする。Fogについても論文にするための基礎データはおおよそ収集済みであるので、残りの実験を速やかに終わらせ、論文化する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス対策によって、予定されていた実験が遅れたため。
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