2022 Fiscal Year Research-status Report
Screening and functional analysis on human- and primate-specific genes derived from retrotransposons
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20K20584
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
石野 史敏 東京医科歯科大学, 統合研究機構, 非常勤講師 (60159754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石野 知子 東海大学, 医学部, 客員教授 (20221757)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 霊長類特異的遺伝子 / レトロウイルス / ERVPb1 / 遺伝子獲得 / ヒトの進化 / 獲得遺伝子による進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトゲノム機能の解明は生物学の最終目標の一つであり、それによって理解される生物学的な意味でのヒトに関する情報は将来の医学の基盤となるものである。しかし、現在、その全貌解明は足踏み状態にある。申請者は、その原因の一つは「ヒトや霊類に固有の遺伝子の存在を十分に把握できていない」ことにあると考えている。本研究は、未同定のヒト・霊長類特異的遺伝子群のヒトゲノムにおける遺伝子の探索を行うことを目的としている。申請者はこれまでレトロウイルス由来の獲得遺伝子という通常の遺伝子の概念には含まれない哺乳類特異的遺伝子群の存在と、それらの哺乳類の個体発生システムにおける極めて重要な機能を実証してきた。 この経験からヒトゲノムの8 %を占めるLTRレトロトランスポゾン/内在性レトロウイルス由来の配列に、未同定の獲得遺伝子が多数潜んでいる可能性が高いと考え、その存在と機能を実証する方法論を開発した。一昨年度、マーモセットからヒトまで保存されているENV由来の665 アミノ酸からなるタンパク質が、実際にヒトiPS細胞分化の過程で発現していることを実証し、実際、遺伝子と機能していることを確認した。このERVPb1遺伝子は、mRNAレベルではほとんど全ての臓器で発現するが、発現量が非常に低い。このため、タンパク質発現を確認するためには、蛍光タンパク質Venusを内在遺伝子のN末端に融合させたヒトiPS細胞を作成し、３胚葉分化させた時にタンパク質発現することを確認する必要があった。この方法を用いてERVPb1タンパク質を確認後に、さらに血球系細胞のマクロファージへの分化条件下で、mRNA、タンパク質ともに一過的に高発現することを明らかにした。そのため、この内在性遺伝子のC末端にVenusを融合させた新しい細胞ラインを作成し、マクロファージ内で病原体への反応に関する解析を進めた。
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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
iPS細胞をゲノム編集をすることにより、内在性ERVPb1遺伝子のC末に蛍光タンパク質であるVenusを結合する細胞株の樹立に成功し、これがマクロファージ分化条件下で、発現することを確認できた。このことで、この蛍光シグナルを発する細胞における病原体を含め種々の物質に対する反応を検出することが可能になった。現在、各種物質の投与条件の検討などを進め、内在性ERVPb1遺伝子のN末に蛍光タンパク質を挿入して機能を欠失させた細胞株との反応の比較を行っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までのところ、霊長類特異的ERVPb1遺伝子が、マクロファージにおいて重要な機能を果たす可能性が示唆されており、さまざまな物質への反応を調べることが重要であることがわかった。そのため、これらの物質の投与条件をマウスマクロファージ／ミクログリアなどで検討を進め、ヒトiPS細胞由来のマクロファージでの最適条件を決める実験を推進する。
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| Causes of Carryover |
解析しているERVPb1遺伝子の発現と各種物質への反応を調べるとヒト疾患との重要な関係を示唆するような結果を得た。種々の実験のを追加に必要な実験条件の検討を進める必要があり、計画を一年延長した。
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