オミクス技術による生理活性化合物の生物学的評価

• Project Area: Chemical Biology using bioactive natural products as specific ligands: identification of molecular targets and regulation of bioactivity
• Project/Area Number: 23102004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 渡辺 肇 Osaka University, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80212322)
• Project Fiscal Year: 2011-07-25 – 2016-03-31(Estimated)
• Project Status: Adopted(Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥43,290,000 (Direct Cost : ¥33,300,000、Indirect Cost : ¥9,990,000); Fiscal Year 2015 : ¥9,230,000 (Direct Cost : ¥7,100,000、Indirect Cost : ¥2,130,000); Fiscal Year 2014 : ¥9,230,000 (Direct Cost : ¥7,100,000、Indirect Cost : ¥2,130,000); Fiscal Year 2013 : ¥9,750,000 (Direct Cost : ¥7,500,000、Indirect Cost : ¥2,250,000); Fiscal Year 2012 : ¥9,620,000 (Direct Cost : ¥7,400,000、Indirect Cost : ¥2,220,000); Fiscal Year 2011 : ¥5,460,000 (Direct Cost : ¥4,200,000、Indirect Cost : ¥1,260,000)
• Keywords: エストロゲン / マウス / 遺伝子発現 / 生理活性 / オミクス / ゲノミクス / 生理活性化合物 / 甲殻類

Outline of Annual Research Achievements

　　自然界から同定される生理活性化合物は生体内で様々な生理的機能を有しており、その多様な作用から医薬、農薬等における利用が期待されている。しかしこれらの多くは生体内での標的分子や作用機構については十分な理解がされないまま残されてきている。これらの生理活性化合物をもとに高機能な化合物を開発するには、標的分子および作用機構の理解が不可欠である。そこで本研究では、ゲノミクスを中心としたオミクス技術を活用することにより、生理活性化合物の生物学的な評価を行うとともに作用機構の解明を目指すこととした。
　このために２種のモデル生物を利用した。１つはマウスであり、生理活性化合物の長期的な影響を評価した。人工エストロゲンとして知られるジエチルスチルベストロールをモデル生理活性化合物として選択し新生仔期のマウスに投与を行い、成熟期に生じた影響を解析した。組織化学的な解析に加え遺伝子発現変化の解析を行うことにより、エストロゲン様活性の総合的な評価を行った。これにより生理活性化合物の長期的な影響について評価できる可能性を示した。また一方で、より簡便な生物としてミジンコを生理活性化合物の評価系として導入する試みを行った。ヒトやマウスにおいても共通に保存されている遺伝子も多いことから、ゲノミクス的アプローチによって、より簡便な評価系を構築できる可能性が示された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

　今年度は学内での研究室の移動があったものの、その他は特に問題なくおおむね順調に進展している。胎児起源の疾患のモデルとしてのマウスに加えて、簡便なミジンコの系を利用することにより、生理活性化学物質のin vitro評価だけでなくin vivo評価がより加速することが期待できる。

Research Output

• [Journal Article] Visualization of ecdysteroid activity using a reporter gene in the crustacean, Daphnia. (2014)
  • Author(s): Asada, M., Kato, Y., Matsuura, T. and Watanabe, H.
  • Journal Title: Marine Environmental Research Volume : 93 Pages : 118-122
  • DOI: 10.1016/j.marenvres.2013.11.005
• [Journal Article] Early Embryonic Expression of a Putative Ecdysteroid-Phosphate Phosphatase in the Water Flea, Daphnia magna (Cladocera: Daphniidae). (2014)
  • Author(s): Asada, M., Kato, Y., Matsuura, T. and Watanabe, H.
  • Journal Title: Journal of Insect Science Volume : 14 Pages : -
  • DOI: 0.1093/jisesa/ieu043
• [Journal Article] CRISPR/Cas-Mediated Targeted Mutagenesis in Daphnia magna. (2014)
  • Author(s): Nakanishi, T., Kato, Y., Matsuura, T. and Watanabe, H.
  • Journal Title: Plos One Volume : 9 Pages : -
  • DOI: 1/journal.pone.009810.137363
• [Journal Article] In vitro membrane protein synthesis inside cell-sized vesicles reveals the dependence of membrane protein integration on vesicle volume. (2014)
  • Author(s): Soga, H., Fujii, S., Yomo, T., Kato, Y., Watanabe, H. and Matsuura, T.
  • Journal Title: ACS Synthetic Biology Volume : 3 Pages : 372-379
  • DOI: 372-379, 10.1021/sb400094c
• [Journal Article] Optimization of mRNA design for protein expression in the crustacean Daphnia magna. (2014)
  • Author(s): Torner, K., Nakanishi, T., Matsuura, T., Kato, Y. and Watanabe, H.
  • Journal Title: Molecular Genetics and Genomics Volume : 289 Pages : 707-715
  • DOI: 707-715,10.1007/s00438-014-0830-8
• [Journal Article] Molecular impact of juvenile hormone agonists on neonatal Daphnia magna. (2014)
  • Author(s): Toyota, K., Kato, Y., Miyakawa, H., Yatsu, R., Mizutani, T., Ogino, Y., Miyagawa, S., Watanabe, H., Nishide, H., Uchiyama, I., Tatarazako, N. and Iguchi, T.
  • Journal Title: Journal of Applied Toxicology Volume : 34 Pages : 537-544
  • DOI: 10.1002/jat.2922
• [Journal Article] Molecular cloning of doublesex genes of four cladocera (water flea) species. (2013)
  • Author(s): Toyota, K., Kato, Y., Sato, M., Sugiura, N., Miyagawa, S., Miyakawa, H., Watanabe, H., Oda, S., Ogino, Y., Hiruta, C., Mizutani, T., Tatarazako, N., Paland, S., Jackson, C., Colbourne, J. K. and Iguchi, T.
  • Journal Title: BMC genomics Volume : 14 Pages : 239
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-239
• [Journal Article] Vesnarinone suppresses TNFalpha mRNA expression by inhibiting valosin-containing protein. (2013)
  • Author(s): Hotta, K., Nashimoto, A., Yasumura, E., Suzuki, M., Azuma, M., Iizumi, Y., Shima, D., Nabeshima, R., Hiramoto, M., Okada, A., Sakata-Sogawa, K., Tokunaga, M., Ito, T., Ando, H., Sakamoto, S., Kabe, Y., Aizawa, S., Imai, T., Yamaguchi, Y., Watanabe, H. and Handa, H.
  • Journal Title: Molecular pharmacology Volume : 83 Pages : 930-938
  • DOI: 10.1124/mol.112.081935
• [Journal Article] In Vitro Membrane Protein Synthesis Inside Cell-Sized Vesicles Reveals the Dependence of Membrane Protein Integration on Vesicle Volume. (2013)
  • Author(s): Soga, H., Fujii, S., Yomo, T., Kato, Y., Watanabe, H. and Matsuura, T.
  • Journal Title: ACS synthetic biology Volume : 0 Pages : Epub
  • DOI: 10.1021/sb400094c
• [Journal Article] Development of an RNA interference method in the cladoceran crustacean Daphnia magna (2011)
  • Author(s): Kato, Y.
  • Journal Title: Dev Genes Evol Volume : 220 Pages : 337-345
• [Journal Article] Branchiopod Crustacean Daphinia magna : Deep Conservation of a Doublesex Gene in the Sex-Determining Pathway (2011)
  • Author(s): Kato, Y.
  • Journal Title: Plos Genet Volume : 7 Pages : e1001345
• [Presentation] Establishment of gene knock out technology using TALEN in D.magna. (2014)
  • Author(s): 内藤彰子、中西貴士、加藤泰彦、松浦友亮、渡邉肇
  • Organizer: Daphnia Genomics Consortium MEETING 2014
  • Place of Presentation: University of Birmingham(イギリス）
• [Presentation] The long noncoding RNA DAPALR regulates expression of the sex determining gene doublesex1 in Daphnia magna (2014)
  • Author(s): 加藤泰彦
  • Organizer: Daphnia Genomics Consortium MEETING 2014
  • Place of Presentation: University of Birmingham(イギリス）
• [Presentation] Development of CRISPR/Cas9-mediated genome editing techinique in Daphnia magna (2014)
  • Author(s): 中西貴士
  • Organizer: Daphnia Genomics Consortium MEETING 2014
  • Place of Presentation: University of Birmingham(イギリス）
• [Presentation] 細胞記憶のメカニズムを理解するためのモデルシステムとしての新生仔期DES処理マウスの膣上皮細胞 (2014)
  • Author(s): 和田忠士、.北村彩佳、.石川達也、山上修平、.真門剛毅、渡邉肇
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
• [Presentation] CRISPRﾉCaｓ9,TALENを利用したオオミジンコのゲノム編集技術の開発 (2014)
  • Author(s): 中西 貴士・内藤 彰子・加藤 泰彦・松浦 友亮・渡邉 肇
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
• [Presentation] ヘテロニ量体型TALENを用いたノックアウトミジンコの作出 (2014)
  • Author(s): 内藤 彰子・中西 貴士・加藤 泰彦・松浦 友亮・渡邉 肇
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神奈川県横浜市
• [Presentation] 酸化ストレス可視化型Daphniaの創出 (2014)
  • Author(s): 渡邉 肇
  • Organizer: 環境科学会2014
  • Place of Presentation: 茨城県つくば市
• [Presentation] CRISPR/CasおよびTALENによるDaphnia magnaのゲノム編集技術の開発 (2014)
  • Author(s): 中西 貴士・内藤 彰子・加藤 泰彦・松浦 友亮・渡邉 肇
  • Organizer: 日本生物工学会
  • Place of Presentation: 北海道札幌市
• [Presentation] Evaluation of biological activities of chemical compounds using small organisms (2014)
  • Author(s): 渡邉肇
  • Organizer: 新学術班会議
  • Place of Presentation: 愛知県名古屋市
• [Presentation] オオミジンコの性決定遺伝子 doublesex1 のプロモーター領域で発現する長鎖ノンコーディング RNAの機能解析 (2013)
  • Author(s): 加藤泰彦, 須藤優海,渡邉肇
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場他
• [Presentation] 環境指標生物Daphnia magnaでのCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集技術の開発 (2013)
  • Author(s): 中西貴士, 加藤泰彦, 渡邉肇
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場他
• [Presentation] CRISPR/Cas9システムを用いたDaphnia magnaのゲノム編集技術の開発 (2013)
  • Author(s): 中西貴士, 渡邉肇
  • Organizer: 第3回ゲノム編集研究会
  • Place of Presentation: 広島大学
• [Presentation] リポソーム内部合成膜タンパク質はベシクルサイズ依存的に膜挿入される (2013)
  • Author(s): 曽我遥, 加藤泰彦, 渡邉肇,松浦友亮
  • Organizer: 第8回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 新潟大学
• [Presentation] リポソーム内無細胞膜タンパク質合成系ヘのトランスロコンの導入 (2013)
  • Author(s): 太田直樹, 渡邉肇,松浦友亮
  • Organizer: 第8回無細胞生命科学研究会
  • Place of Presentation: 新潟大学
• [Presentation] Long noncoding RNA transcribed from sex determining gene doulesex1 promoter in the crustacean Daphnia magna. (2013)
  • Author(s): 加藤泰彦, 須藤優海,渡邉肇
  • Organizer: EMBL Symposia "Noncoding genome"
  • Place of Presentation: European Molecular Biology Laboratory(ドイツ）
• [Presentation] オオミジンコにおけるエクジステロイト脱リン酸化酵素の機能解析 (2013)
  • Author(s): 浅田実希, 渡邉肇,加藤泰彦
  • Organizer: 日本動物学会第84回岡山大会
  • Place of Presentation: 岡山大学
• [Presentation] Comparative Ecotoxicogenomics Using Medaka, Daphnia and Algae (2013)
  • Author(s): 渡邉肇
  • Organizer: International Environmental Omics Synthesis Conference
  • Place of Presentation: カーディフ（イギリス）
• [Presentation] Live Imaging of Daphnia magna for Growth Evaluation. (2013)
  • Author(s): 鈴木安貴子,渡邉肇
  • Organizer: 第六回日中韓大学院生フォーラム
  • Place of Presentation: 忠南大学(韓国）
• [Presentation] 枝角目甲殻類ミジンコの環境性決定を司る幼若ホルモンの作用機構の解析 (2013)
  • Author(s): 加藤泰彦, 渡邉肇
  • Organizer: 日本進化学会第15回筑波大会
  • Place of Presentation: 筑波大学
• [Presentation] 環境によるオオミジンコの性決定機構 (2013)
  • Author(s): 加藤泰彦, 渡邉肇
  • Organizer: 生態適応グローバルCOE 生態適応セミナー
  • Place of Presentation: 東北大学
• [Presentation] Comparative Ecotoxicogenomics Using Medaka, Daphnia and Algae (2013)
  • Author(s): 渡邉肇
  • Organizer: ICT Seoul 2013
  • Place of Presentation: The art Coex conference center
• [Presentation] ライブイメージングによるミジンコ成長速度定量化方法の確立 (2013)
  • Author(s): 鈴木安貴子, 加藤泰彦, 松浦友亮, 渡邉肇
  • Organizer: 第40回日本毒性学会学術年会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
• [Presentation] 環境によるミジンコの性決定機構 (2011)
  • Author(s): 加藤泰彦, 渡邉肇
  • Organizer: 第13回日本進化学会大会
  • Place of Presentation: 京都(招待講演)
• [Presentation] Development of an RNA interference method in the cladoceran crustacean Daphnia magna (2011)
  • Author(s): Kato, Y., Shiga, Y., Tokishita, S-I., Watanabe, H.
  • Organizer: 8th International Congress of Comparative Physiology and Biochemistry
  • Place of Presentation: Nagoya(招待講演)
• [Remarks]