2020 Fiscal Year Research-status Report
内在性レトロウイルスが駆動する遺伝子発現制御ネットワークの生理機能の解明
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20K15767
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
伊東 潤平 東京大学, 医科学研究所, 特別研究員 (20835540)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 遺伝子発現制御ネットワーク / ヒト始原生殖細胞 / 内在性レトロウイルス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
内在性レトロウイルス (endogenous retrovirus; ERV) は自身の配列中に転写調節エレメントを含んでおり、近傍の遺伝子の発現に様々な影響を与える。申請者らは、公的データベースに蓄積した1細胞・マルチオミクスデータの大規模な再解析を行い、生殖細胞の一種であるヒト始原生殖細胞において一部のERVがエンハンサーとして著しく活性化していることを明らかにした。同定したERV由来のエンハンサーにより制御されると予想される遺伝子の中には、グルコース代謝経路に関わる遺伝子等の生殖細胞の分化に重要であることが知られている遺伝子が多く含まれていた。同定されたERV由来エンハンサーの多くは、ヒト上科（ヒト、ゴリラ、チンパンジー、オランウータン、テナガザル等）と旧世界ザル（カニクイザル等）の分岐後に、ヒト上科特異的に獲得されたことが明らかとなった。さらに、ヒトとカニクイザルの比較トランスクリプトーム解析の結果から、ERV由来エンハンサーの獲得により、始原生殖細胞の遺伝子発現パターンがヒト上科の進化過程により大きく変化した可能性が見出された。以上の研究結果をまとめ、プレプリントサーバbioRxiv上に公開した (Ito et al., 2021, bioRxiv; https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.03.09.434541v1.full)。現在、同研究成果をまとめた論文を国際学術誌に投稿中である。
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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
当初の計画通り、生殖細胞の一種である始原生殖細胞の遺伝子発現制御におけるERVの重要性を描出することができた。また研究成果は既にまとめており、bioRxivにて公開中、および国際学術誌に投稿中に投稿中である。このように本研究計画は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
「ヒト生殖細胞の遺伝子発現制御ネットワークにおけるERVの役割解明」に関する研究と並行して、「ヒト神経細胞の遺伝子発現制御ネットワークにおけるトランスポゾンの役割解明」についての研究を進める。申請者らは、ヒト胎児脳サンプルから取得された1細胞・マルチオミクス解析データを解析することで、「神経細胞の1種であるGABA作動性ニューロンの分化成熟過程において、トランスポゾンの一種であるLINE1の発現が全体的に活性化する」ことを見出した。令和3年度には、GABA作動性ニューロンから取得した1細胞・マルチオミクス解析データの解析をさらに進めることで、ヒト神経細胞の遺伝子発現制御ネットワークにおけるトランスポゾンの役割を明らかにする。
また、CRISPR-Cas9システム等を用いた細胞生物学的実験を駆使したERVの機能検証実験を進める。
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| Causes of Carryover |
令和2年度はデータ解析と細胞生物学的実験を駆使した実験的検証を予定していた。
データ解析の方では当初予定していたよりも大幅な進展があったものの、細胞生物学的実験を駆使した実験的検証に関しては、コロナウイルス感染症蔓延防止措置による障害により、当初の計画に遅れが生じた。
その結果、令和2年度に実験試薬購入のために申請した研究費の使用額が減じ、次年度使用額が生じた。
令和3年度に、令和2年度に実施予定だった細胞生物学的実験を行う。このために、実験試薬を購入し、次年度使用額を使用する。
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