2021 Fiscal Year Research-status Report
The regulatory mechanisms of a long-range cis-regulatory element for a large gene cluster
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19K16255
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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, 生命理工学院, 助教 (30771563)
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2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 発現制御領域 / 遺伝子クラスター / 嗅覚受容体 / シスエレメント / 長距離エンハンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嗅神経細胞は、「１細胞１受容体」ルールに従い単一の嗅覚受容体遺伝子を膨大なレパートリーから選択して発現する。マウス嗅覚受容体は、１つの染色体上に約3メガ塩基対の巨大遺伝子クラスターを形成するClassⅠタイプと、ほぼ全ての染色体上に散在して多数の遺伝子クラスターを形成するClassⅡタイプの２種類に分類される。申請者が同定したClassⅠ遺伝子発現を制御する長距離作用性シスエレメント（Jエレメント）は、“制御する遺伝子数”と“ゲノム上の作用範囲”の２点において他に類を見ない規模で遺伝子発現を制御していることが明らかとなった。本研究では、このClassⅠ遺伝子エンハンサーによる、長距離遺伝子発現制御の分子機構を明らかにすることを目的としている。
本年度は、トランスジェニックマウスによる解析では明らかにすることができなかった、Jエレメント中に存在する新規コンセンサスモチーフ配列の内在性の機能を明らかにするため、CIRSPR-Cas9により欠失マウスの作出に取り組んだ。現在、狙い通り２つの新規コンセンサスモチーフ配列部分のみを欠失した系統を用いて、嗅覚受容体遺伝子の発現解析に取り掛かっている。また昨年度まで検討していた嗅神経細胞の分散とセルソーターによるClassⅠ発現細胞の分取方法においては、調製した細胞の生存率と死細胞の排除に懸念があり、再度条件検討を行った。今後は改良したプロトコルを用いて、クロマチンアクセシビリティなどのエピジェネティック修飾の解析を進めていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題では（１）Jエレメントの機能解析と機能因子の同定、（２）嗅神経細胞タイプによるJエレメントのエピジェネティック制御、（３）Jエレメントの超長距離相互作用の解析、の３つの小課題を計画している。Jエレメントの機能解析（課題１）に関わる成果については、昨年度までにトランスジェニックマウスを用いた機能解析が完了しており、今年度はさらに欠失マウスの作出へと進展した。課題２については、細胞調製の条件検討を進めつつ推定制御配列のDNAメチル化解析までを実施できているが、その他のエピジェネティック修飾については今後の課題である。課題３に用いる遺伝子改変マウス作出においては、組換えDNA断片（ターゲティングベクター）の作製まで進んでいるが、まだ作出には至っていない。以上の点から、いくつかの小課題において成果がある程度得られているが、全体として当初の研究計画よりもやや遅れつつある状況であることから、研究期間の延長申請を行い、来年度も継続して研究を進展させるところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
Jエレメントの機能解析についてはおよそ当初の目的を達成したが、Yeast one-hybrid法やトランスジェニックマウスによる解析では新規コンセンサスモチーフ配列の機能を明らかにすることができなかった。そこで、作出した欠失マウスを用いて内因性の機能を評価すべく遺伝子発現解析に取り掛かっているところである。また課題２および３については、サンプル調製条件の再検討が必要になっていたが、今後は解析実験や必要なマウス系統の作出に引き続き注力し、特に課題２に予定しているClassⅠ発現嗅神経細胞集団を対象としたエピジェネティック解析については重点的に実施したい。
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| Causes of Carryover |
本年度は課題１に関わる欠失マウスの作出と系統化や課題２の細胞処理条件の改善に取り組んでいたが、進捗状況に記載の通り主に課題２および３について遅れが生じている。課題１については欠失マウスの遺伝子発現解析（受託解析含む）、課題２および３については当初の計画通り進める予定である。
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