2021 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of de novo gene birth and pseudogenization processes via reconstruction of ancestral transcriptional regulation
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21K06132
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
原 雄一郎 公益財団法人東京都医学総合研究所, ゲノム医学研究センター, 主席研究員 (70709708)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉沢 直子 (須賀田直子) 公益財団法人東京都医学総合研究所, ゲノム医学研究センター, 主席研究員 (30344071)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 偽遺伝子化 / de novo gene / シスエレメント / 超並列レポーターアッセイ / 遺伝子レパートリー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、公共データベースのゲノムアセンブリおよび次世代シーケンシングデータを用いて、類人猿のヒトに至る系統に生じたde novo geneと偽遺伝子を同定し、それらのプロモーター領域ならびにその祖先配列を推定することを計画した。
ヒトゲノムアセンブリならびにRNA-seqデータに基づくヒト転写産物カタログからORFを網羅的に抽出し、既存のタンパク質コード遺伝子にはオーバーラップしない新規ORFを同定した。これらから、Ribo-seqデータを用いて翻訳を確認できたORFをde novo geneとして選抜し、プロモーター配列の候補となる転写開始点をCAGE-seqデータを用いて探索した。また、類人猿と旧世界ザルのタンパク質コード遺伝子オーソログデータベースを構築し、ヒトに至る系統でCDSアノテーションを消失した遺伝子を偽遺伝子として同定した。これらの偽遺伝子のカニクイザルオーソログがもつプロモーター配列をCAGE-seqデータに基づき同定した。 さらに、ヒト遺伝子発現データベースGTEｘから、ホモで持つと発現がnullになると推定される変異アリルを探索し、変異アリルとオーバーラップするCAGE-seqのピークを対象遺伝子の「偽遺伝子化プロモーター」として同定した。
同定したプロモーター配列と類人猿・旧世界ザルのオーソログ配列をもとに、分子系統学的手法を用いてプロモーターの祖先配列を推定した。de novo gene、偽遺伝子がもつプロモーター活性の進化的変遷を同定するために、変異アリルを含む現生生物のプロモーター配列と推定された祖先配列を用いて超並列レポーターアッセイを行うためのオリゴヌクレオチドを設計した。
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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
初年度に計画した、プロモーターを対象とした超並列レポーターアッセイを行うための配列解析を完了した。加えて、オリゴプールの設計と発注を済ませ、実験計画の詳細を詰めているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロモーターを対象とした超並列レポーターアッセイは、オリゴプールの納品後計画通りに実験を進めていく。加えて、次年度はエンハンサーを対象とする超並列レポーターアッセイを準備する。CAGE-seq, HiC, ChIP-seq, HiChIPなどの公共データを用いて、de novo gene, 偽遺伝子のプロモーターと相互作用するエンハンサー領域を同定し、祖先配列を推定する。
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| Causes of Carryover |
1年目の研究は公共データベースを用いた配列解析で現状の設備等で実行可能であったため、経費を節約できた。残額は超並列レポーターアッセイのプラスミド作成および次世代シーケンシングという高額な実験を行うための資金に充てる。
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[Journal Article] Ten Years of Collaborative Progress in the Quest for Orthologs2021
Author(s)
Linard Benjamin、Ebersberger Ingo、McGlynn Shawn E、Glover Natasha、Mochizuki Tomohiro、Patricio Mateus、Lecompte Odile、Nevers Yannis、Thomas Paul D、Gabaldon Toni、Sonnhammer Erik、Dessimoz Christophe、Uchiyama Ikuo、QFO Consortium (incl. Hara Yuichiro))
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Journal Title
Molecular Biology and Evolution
Volume: 38
Pages: 3033～3045
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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