| Project/Area Number |
20K16932
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
|
|---|
| Research Institution | Yokohama City University |
|---|
Principal Investigator |
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
|
| Budget Amount *help |
¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
|
|---|
| Keywords | クリッペルフェイル症候群 / 染色体転座 / トポロジカルドメイン / スーパーエンハンサー / エンハンサーハイジャッキング / Klippel-Feil syndrome / 転座 / ゲノム構造異常 / 全ゲノムシーケンシング |
|---|
| Outline of Research at the Start |
クリッペルフェイル症候群は頸椎癒合などの骨の症状を呈する遺伝性疾患であるが、その原因は特定されていない。我々は過去の研究において、本症候群を呈する家系に染色体転座を同定した。染色体転座はその周辺の遺伝子の発現を変えることで疾患を起こすことが知られている。本研究では、オミクス解析により本転座の周辺の遺伝子の発現を網羅的に解析し、発現が変化している遺伝子を同定する。次にその遺伝子の骨分化に与える影響を解析し、クリッペルフェイル症候群の病態メカニズムを明らかにする。これらの解析により、本研究はクリッペルフェイル症候群の原因を明らかにし、その診断や治療の開発に貢献するだろう。
|
| Outline of Final Research Achievements |
We investigated the pathomechanism of Klippel-Feil syndrome and microcephaly emerging from t(5;8)(q35.1;p21.1) translocation. Because these two features can be explained by over-ossification of osteoblast, we investigated whether the translocation leads to it. First, we determined the breakpoints of the translocation with whole genome sequencing. The breakpoints disrupted a topologically associating domains (TAD) at chr5, which encompasses FGF18 encoding a growth factor differentiating osteoblasts. FGF18 was relocated to another TAD at chr8 by the translocation, where a super enhancer active in osteoblast resides. To assess the effect of the super enhancer on FGF18 expression, we modified the protocol of Enformer, a deep learning model predicting gene expression level from DNA sequence and devised in-silico “luciferase” assay. The assay predicted the vast super enhancer region upregulates FGF18 expression level in osteoblast.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本成果から、染色体転座がエンハンサーの異所性相互作用を介してFGF18の発現を上昇させ、骨芽細胞による骨化が亢進することで、クリッペルフェイル症候群や小頭症を起こしている可能性が示唆された。本研究の結果から、疾患のメカニズムに基づいた細分化と精密医療が将来的に進むと思われる。また、本研究で開発したin-silico “luciferase” assayは、現実にin vitroで行うluciferase assayと比べて、１）多様な細胞種で活性が調べられる、２）注目している遺伝子のプロモーター配列が使える、などのメリットを有し、今後国内外の幅広い研究で活用されると思われる。
|
