パラログ遺伝子のシス調節配列の進化と遺伝子ネットワークのフェイルセーフ機構の解析

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21770234
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 越智 陽城 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特任助教 (00505787)
• Keywords: ゲノム / 遺伝子 / 発現制御 / 発生分化 / 比較ゲノム / 進化

Research Abstract

パラロググループでは、その一つを破壊しても残りの遺伝子の発現が亢進し、破壊された遺伝子の機構を補うことがある。平成21-22年度に、まずPax2、Pax5、Pax8の遺伝子座の300kbpに存在する保存非コード配列(Conserved noncoding sequence:CNS)のエンハンサー活性を調べ、さらにそれらCNSのなかで、Pax2とPax5の遺伝子座にあるCNSが、Pax2の発現の減少を感知して活性化する「フェイルセーフ型エンハンサー」であることを報告した。本年度はCNSの解析をさらにすすめ新たにPax2の遺伝子座に一つ自分自身の発現の低下を感知して活性化するエンハンサーを同定した。また反対に自分自身の発現の低下に応答して抑制されるエンハンサーを発見した。このCNSは、Pax2自身に活性化される正フィードバック型エンハンサーである可能性が高い。また前年度に同定したPax2とPax5のフェイルセーフ型エンハンサーの機能についても研究を展開した。遺伝子発現ネットワークは、パラログ遺伝子の発現の減少や欠失だけでなく、環境要因によりかく乱されることが知られている。水生動物の生存において鍵となる環境要因は温度と塩濃度があげられる。そこでPax2の腎臓エンハンサーとレポーター遺伝子(GFP)をもつトランスジェニックカエルを通常の飼育温度18℃より高い24℃あるいは低い13℃で飼育したところ、レポーターの活性に影響はみられてなかった。そこで次に塩濃度を通常の0.1%より高い濃度にしたところ、1つのCNSがそれに応答して活性化することを見いだした。今後、遺伝子ネットワークの復元力における、パラログ遺伝子の発現の減少(遺伝的要因)と塩濃度など環境要因のクロストークについて研究を展開する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Transcription factors involved in lens development from the preplacodal ectoderm (2012)
  • Author(s): Ogino H., Ochi H., Reza HM. And Yasuda K.
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 363 Pages: 333-47
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolution of a tissue-specific silencer underlies divergence in the expression of Pax2 and Pax8 (2012)
  • Author(s): Ochi H., Tamai T., Nagano H., Kawaguchi A., Sudou N., Ogino H.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: (電子雑誌)(in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photoporation of biomolecules into single cells in living vertebrate embryos induced by a femtosecond laser amplifier (2011)
  • Author(s): Hosokawa Y., Ochi H., Iino T., Hiraoka A., Tanaka M.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6(11) Pages: e27677
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Different requirement for Wnt/β-catenin signaling in limb regeneration of larval and adult Xenopus (2011)
  • Author(s): Yokoyama, H., Maruoka, T., Ochi, H., Aruga, A., Ohgo, S., Ogino H., Tamura, K.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6(7) Pages: e21721
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Conservation and diversification of cis-regulatory mechanisms for pax2/5/8 paralog group in chordates (2011)
  • Author(s): Ochi H., Tamai T., Nagano H., Kawaguch A., Sudou N., Ogino H.
  • Organizer: The American Society for Cell Biology (ASCB) Annual Meeting
  • Place of Presentation: Denver, Colorado, USA
  • Year and Date: 2011-12-04
• [Presentation] 組織特異的サイレンサーの獲得によるパラログ遺伝子の発現の多様化 (2011)
  • Author(s): 越智陽城、玉井智子、長野紘樹、川口茜、須藤則広、荻野肇
  • Organizer: 第5回日本ツメガエル研究集会
  • Place of Presentation: 静岡、熱海市
  • Year and Date: 2011-10-06
• [Presentation] 両生類における皮膚の完全再生-四肢再生の基盤として- (2011)
  • Author(s): 横山仁、丸岡玉枝、越智陽城、有賀章郎、天野孝紀、城石俊彦、荻野肇、田村宏治
  • Organizer: 第5回日本ツメガエル研究集会
  • Place of Presentation: 静岡、熱海市
  • Year and Date: 2011-10-06
• [Presentation] ツメガエルの初期発生におけるヒストンH3メチル化因子と脱メチル化因子の機能解析 (2011)
  • Author(s): 川口茜、越智陽城、須藤則広、荻野肇
  • Organizer: 第5回日本ツメガエル研究集会
  • Place of Presentation: 静岡、熱海市
  • Year and Date: 2011-10-06
• [Presentation] エピジェネティック因子Jmjd3による異所的な細胞分化と器官形成の促准 (2011)
  • Author(s): 須藤則広、川口茜、越智陽城、荻野肇
  • Organizer: 第5回日本ツメガエル研究集会
  • Place of Presentation: 静岡、熱海市
  • Year and Date: 2011-10-06
• [Presentation] Heterochronic shift of Six1 expression drives evolutionary transition of vertebrate primary sensory neurons (2011)
  • Author(s): Yajima H., Suzuki M., Ochi H., Ikeda K., Sato S., Ogino H., Ueno N., Kawakami K.
  • Organizer: 第44回日本発生生物学学会
  • Place of Presentation: 沖縄、うるま市
  • Year and Date: 2011-05-20
• [Presentation] A H3K27 demethylase, Jmjd3, is essential for Xenopus eye development (2011)
  • Author(s): Kawaguchi A., Ochi H., Sudou N., Ogino H.
  • Organizer: 第44回日本発生生物学学会
  • Place of Presentation: 沖縄、うるま市
  • Year and Date: 2011-05-20
• [Presentation] A pair of duplicated enhancers controls both a fail-safe regulation for development and adaptation to environmental stress (2011)
  • Author(s): Ochi H., Uchiyama C, Kawaguchi A., Tamai T., Ogino H.
  • Organizer: 第44回日本発生生物学学会
  • Place of Presentation: 沖縄、うるま市
  • Year and Date: 2011-05-20