マイクロシンテニーの進化的保存の背景にある分子メカニズムの解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26711014
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 今井 薫 (佐藤薫) 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00447921)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 遺伝子発現制御

Outline of Annual Research Achievements

「研究の目的」
ゲノム上で遺伝子が並ぶ順序は進化の過程で変化していくが、少数（～３％）の遺伝子の並びは左右相称動物の間で広く保存されている。この保存された遺伝子の並び（マイクロシンテニー）には多くの発生遺伝子（胚発生時期に発現する遺伝子）が含まれている。マイクロシンテニー内の遺伝子の機能と転写調節機構を明らかにすることにより、マイクロシンテニーが保存されてきた理由（＝進化的拘束）を解明する。この進化的拘束は一般的な遺伝子並びにも当てはまる可能性もある。本研究により、ゲノム上の遺伝子構成に関する理解が大きく進むはずである。
「今年度の研究実績」
これまでの研究で、胚発生の時期に発現する調節遺伝子を含むマイクロシンテニーに注目し、時空間的な発現パターンの解析をおこない、マイクロシンテニー内の遺伝子の特徴づけをおこなった。その結果左右相称動物で保存されているマイクロシンテニー（そのうちホヤにも存在するマイクロシンテニー）のうち３０個についてホヤの胚発生期における遺伝子発現を解析したところ、２２個のは胚発生の時期に発現が見られた。そのすべての例でマイクロシンテニー内の遺伝子は同じ時期に同じ細胞・組織に発現していなかった。このうちの１つのマイクロシンテニーに注目して解析を進めている。このマイクロシンテニー含まれる２つの遺伝子は、隣り合う細胞で空間的に相補的な発現パターンを示した。また、モルフォリノオリゴヌクレオチドを用いた阻害実験では２つの遺伝子が反対の機能もつという結果が明らかになりつつある。また今年度、このマイクロシンテニー内の２つの遺伝子の転写における３次元構造を明らかにすべく、chromosome conformation Capture解析も行った。この解析結果と現在進行中のエンハンサー解析によりつの遺伝子の転写制御のメカニズムを明らかすることができると考えている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

解析するマイクロシンテニーを一つに絞り、詳しい転写制御解析が進んでいる。加えてそこに含まれる２つの遺伝子の機能面での関係についても明らかになりつつある。

Strategy for Future Research Activity

現在、このマイクロシンテニー内の２つの遺伝子の転写制御のメカニズムを明らかにすべく、詳しい機能解析、及び、遺伝子のエンハンサー解析を進めているところである。具体的には２つの遺伝子にまたがるゲノム領域を単離し、それぞれの遺伝子をGEPとRFPレポーター遺伝子に置き換えたコンストラクトを作成し、レポーター解析を行う。それにより、片方、あるいは両方の遺伝子の発現に必要なゲノム領域を絞っていく。この結果と去年行ったchromosome conformation Capture解析の結果と合わせて解析し、２つの遺伝子の転写制御機構を明らかにしたいと考えている。

Causes of Carryover

２６年度に終了する予定だった実験を引き続き２７年度も行っており、２７年に行う実験のための試薬を購入しなかったため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

２７年度にい行う予定だった実験を行うための試薬購入にあてる。