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2014 Fiscal Year Annual Research Report

クロマチンループ構造変換による組織特異的Shh発現制御システム

Research Project

Project/Area Number 24247002
Research InstitutionNational Institute of Genetics

Principal Investigator

城石 俊彦  国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 教授 (90171058)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords遺伝子発現制御 / 染色体高次構造 / エンハンサー / 発生生物学 / シス制御配列の進化 / Shh / マウス
Outline of Annual Research Achievements

1.Shh遺伝子座の染色体高次構造に寄与する領域を明らかにするため、この遺伝子座に長距離欠失を持つマウスを作製した。CRISPR/Cas9系を利用して、肢芽エンハンサーの上流と下流にそれぞれ約60 Kbの欠失を持つ2系統のマウスの作出に成功している。肢芽エンハンサー上流の60 Kbの欠失では、近傍の遺伝子の発現パターンがShh遺伝子様に変化しており、組織特異的エンハンサーの活性を組織化するゲノム領域の存在が示唆された。
Cas9 mRNAとloxpオリゴDNAを受精卵に導入して、Cohesinローディング因子であるMau2遺伝子の条件的ノックアウト(cKO)マウスを作製した。Cohesinの複合体形成に必須のESCO2遺伝子のcKOマウスとともに、肢芽特異的なCreマウスもしくは試薬誘導型のCreERT2マウスとの交配を行い、表現型解析と遺伝子発現解析が進行中である。特に肢芽特異的にESCO2を欠失させた場合には、四肢の欠損が観察された。
2. 既知のShhの肺・消化管エンハンサーは、SLGEとMACS1の二つのみである。エンハンサーの機能重層化の実態を明らかにするため、両者のダブルKOマウスを作製した。マイクロCTによる形態解析の結果、ダブルKOマウスで肺形成不全がみられた。しかし、Shh翻訳領域のKOマウスは、肺や上部消化管により重篤な欠損を示すことから、機能重複的な新規エンハンサーの存在が示唆された。エンハンサーの機能重層化を包括的に理解する目的で、SLGEとMACS1の間に存在する650 Kbの長距離欠失マウスの作製が完了した。
また、MACS1と呼吸器官の形態進化との相関性を明らかにするため、主に条鰭類ゲノムを用い、サザンブロット解析によってMACS1の保存性を検証した。その結果、呼吸器官の機能、形態進化がすすむ真骨魚類内にMACS1保存性の境界を見いだした。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] The Hand2 gene dosage effect in developmental defects and human congenital disorders2014

    • Author(s)
      Masaru Tamura, Takanori Amano and Toshihiko Shiroishi
    • Journal Title

      Curr. Top. Dev. Biol.

      Volume: 110 Pages: 129-152

    • DOI

      10.1016/B978-0-12-405943-6.00003-8

  • [Journal Article] A novel regulatory element for Shh expression in the lung and gut of mouse embryos2014

    • Author(s)
      Tsukiji Nagaharu, Takanori Amano and Toshihiko Shiroishi
    • Journal Title

      Mech. Dev.

      Volume: 131 Pages: 127-136

    • DOI

      10.1016/j.mod.2013.09.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Calpain 1 inhibitor BDA-410 ameliorates α-klotho-deficiency phenotypes resembling human aging-related syndromes2014

    • Author(s)
      Yoko Nabeshima, Miwa Washida, Masaru Tamura, Akiteru Maeno, Mutsuko Ohnishi, Toshihiko Shiroishi, Akihiro Imura, M. Shawkat Razzaque and Yo-ichi Nabeshima
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 4 Pages: 1-7

    • DOI

      doi: 10.1038/srep05847

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Regulatory elements for limb-specific expression of developmental genes in the coelacanth2014

    • Author(s)
      天野孝紀、城石俊彦
    • Organizer
      日本進化学会 第16回大会
    • Place of Presentation
      大阪 (高槻現代劇場)
    • Year and Date
      2014-08-21 – 2014-08-24
  • [Presentation] Enhancer sharing and promoter insulation from enhancer activities: spatial and temporal organization of gene regulation around the mouse Shh locus2014

    • Author(s)
      Takanori Amano, Tomoko Sagai, Toshihiko Shiroishi
    • Organizer
      第47回日本発生生物学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋 (ウインク愛知)
    • Year and Date
      2014-05-27 – 2014-05-30
  • [Presentation] Elimination of an oral epithelia-specific Shh enhancer causes an extra premolar-like tooth in mouse2014

    • Author(s)
      Tomoko Sagai, Takanori Amano, Akiteru Maeno, Yoichi Mizushina, Toshihiko Shiroishi
    • Organizer
      第47回日本発生生物学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋 (ウインク愛知)
    • Year and Date
      2014-05-27 – 2014-05-30
  • [Presentation] Mouse Hammer toe (Hm) mutation affects a long-range Shh regulation2014

    • Author(s)
      Kousuke MourI, Tomoko Sagai, Takanori Amano, Toshihiko Shiroishi
    • Organizer
      第47回日本発生生物学会大会
    • Place of Presentation
      名古屋 (ウインク愛知)
    • Year and Date
      2014-05-27 – 2014-05-30

URL: 

Published: 2016-06-03  

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