Elucidation of the mechanism of transposable element evolution using massively parallel reporter assay

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06119
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43050:Genome biology-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Inoue Fumitaka 京都大学, 高等研究院, 特定准教授 (60525369)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BOURQUE GUILLAUME 京都大学, スーパーグローバルコース医学生命系ユニット, 招へい研究員 (80890566)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: エンハンサー / MPRA / 転移因子 / エピゲノム / ゲノム進化 / iPS細胞 / 神経前駆細胞

Outline of Final Research Achievements

To investigate the functional evolution of transposable elements, we analyzed the enhancer activity of endogenous retrovirus families (MER11, MER34, and MER52) in iPS cells and neural progenitor cells using a massively parallel reporter assay (lentiMPRA). We found that many of MER11 showed high enhancer activity specifically in iPS cells. Furthermore, the enhancer activities measured by MPRA and epigenetic activities (H3K27ac ChIP-seq, ATAC-seq) of MER11 evolutionary variants were consistent with their phylogenetic relationship. These results revealed the transition of gain and loss of MER11 enhancer activity during primate evolution.

Free Research Field

機能ゲノミクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

転移因子はヒトゲノムの半分近くを占め、近傍遺伝子の転写を制御するエンハンサーとして機能し、霊長類進化において重要な役割を果たすと考えられているが、その詳細は不明である。
本研究により、比較的若い人内在性レトロウィルスMER11がiPS細胞で機能することを見出し、そのエンハンサー活性の大規模定量データを作成・公開することで、転移因子研究コミュニティへ貢献できる。また、転移因子のエンハンサー機能およびエピジェネティック機能を霊長類種間（ヒト、チンパンジー、マカクザル）で系統比較することにより、転移因子の機能性から見たゲノム進化の理解に繋がる。