Digitalization of transcription by single allele analysis

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17KT0108
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Constructive Systems Biology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Watanabe Akira 京都大学, 医学研究科, 研究員 (60506765)
• Project Period (FY): 2017-07-18 – 2020-03-31
• Keywords: シングルセル / 遺伝子発現解析 / アリル特異的発現 / iPS細胞

Outline of Final Research Achievements

We conducted single cell RNA-sequencing in combination with SNP genotyping to describe allelic regulation of the genes. Our analysis of human ES cells displayed allelic expression of genes on X chromosome, of which epigenetic status is closely linked to pluripotency of ES and iPS cells, and found several genes in prime-type ES cells were escaped from inactivation of the chromosome. In addition, we found differential regulation of allelic expression at single cell level for Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) cells.

Free Research Field

ゲノム科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、転写の最小の構成単位であるアリルレベルでの解析方法を提供した。従来の細胞集団を対象とした遺伝子発現解析ではできなかったX染色体のアリル転写制御を解析したことで、多能性幹細胞における分化能を判定することが可能となった。また、疾患モデル細胞における変異アリルから転写される遺伝子の解析では、疾患細胞の不均質性が示された。これらの結果は、シングルアリルレベルでの転写解析が細胞運命の理解や疾患の発症の基本原理の理解へとつながる可能性を示している。