2022 Fiscal Year Research-status Report
オミクスによるセントロメア機能とゲノム多様性の研究
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21K15064
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 裕太 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特任講師 (10897044)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ゲノム / エピゲノム / セントロメア / 遺伝的多様性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、昨年度に引き続き、高精度長鎖DNA解読技術(HiFi)に基づくセントロメア・ゲノム情報の解析を進めた。研究対象試料としては、研究用に広く一般に利用され、かつ、一般に入手可能なである日本人由来B細胞株DNAを用いた。個人間比較を目的とした構造変異の分類手法を新たに考案し、また270検体の解析を同時に行うことでシークエンシングエラーに起因する構造変異の誤検出を取り除く統計的手法を開発し適用することで、集団内に391種類の構造変異を同定した。これら391種類の構造変異を (1)集団内での共有度 (2)最大繰返し数の二つの特徴量から分析することで、一般的には最大繰返し数の大きいものが集団内でより広く共有される傾向があることと同時に、この傾向からの予測を逸脱するような最大繰返し数をもつ少数の構造変異を発見した。また、各検体のある染色体における構造変異分布パターンは、少数のタイプに分類されることを見出したことから、セントロメア・ゲノム配列に直接基づく記述として「セントロタイプ」の概念が導かれた。
セントロメア・エピゲノムの解析は、機能的なセントロメア領域に特異的なCENP-Aヒストンタンパクを標的とするChIP-seq実験を進めた。研究用に広く一般に利用され、かつ、一般に入手可能なである細胞株であるCGM18960, CGM18967, CGM18982から、それぞれ固定細胞およびライブラリの作製を完了し、次世代シーケンサ―による解析を実施中である。セントロメア・トランスクリプトームの解析は、上記3検体から選んだCGM18982を対象に先行実験として全RNA-seqを実施した。
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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
日本人由来B細胞株DNA 270検体のセントロメア・ゲノムにおける構造変異を収集・分析するための方法を確立した。391種類の構造変異を同定し、集団内での共有度合いと繰返し数との間の相関を記述し、さらに、構造変異の存在パターンが少数に分類される例（セントロタイプ）を見出すことができた。このような知見は、取得中のエピゲノム(CENP-A ChIP-seq)情報およびトランスクリプトーム(全RNA)の分析の基礎として活用が期待される。すなわち、ゲノムにおいて異なるセントロタイプが、エピゲノム的に定義されるセントロメア機能の形成にどのように関係するか、しないか、という疑問が生じる。これに答えるための実験としてセントロメア・エピゲノムの解析はCGM18960, CGM18967, CGM18982の3検体のCENP-A ChIP-seqを実施中である。すでに実施したCGM18982の全RNA-seq（セントロメア・トランスクリプトームの解析）の情報と合わせて2023年度初めに情報解析に着手できる見込みである。
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| Strategy for Future Research Activity |
情報解析の方針：エピゲノム解析の対象としたCGM18960, CGM18967, CGM18982の3検体はセントロメア・ゲノム解析に必要な高精度長鎖DNAデータが既に得られているので、ChIP-seqデータが得られしだい、ゲノム情報と統合した解析を進める。特にCGM18982 は全RNA-seqデータが得られているので、この検体についてはゲノム・エピゲノム・トランスクリプトームに基づく複眼的な解析を進める。この過程で、本質的にリファレンス配列に依存しない個人間比較の手法を開発する。
Wet実験の計画：CENP-A ChIP-seqは情報解析の進捗に応じて新規検体での情報取得も検討する。複数検体でのオミクス解析を2023年度中に開始するため、全RNA-seqはCGM18960, CGM18967の2検体を優先して実施する。
その他、セントロメア・ゲノムの構造変異分析については、新たに開発した手法と得られた知見を合わせて論文化を進める。
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