体系的遺伝子機能破壊による線虫ゲノムの機能解析

• 研究課題/領域番号: 15011261
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 杉本 亜砂子 独立行政法人理化学研究所, 発生ゲノミクス研究チーム, チームリーダー (80281715)
• 研究分担者: 三谷 昌平 東京女子医科大学, 医学部, 助教授 (90192757)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 24,000千円 (直接経費: 24,000千円); 2004年度: 12,000千円 (直接経費: 12,000千円); 2003年度: 12,000千円 (直接経費: 12,000千円)
• キーワード: 線虫 / C.elegans / RNAi / 欠失変異体 / ゲノム機能解析 / C. elegans

研究概要

本研究では、多細胞生物における遺伝子カスケードおよび遺伝子ネットワークのアウトラインを明らかにすることを目的とし、(1)RNAi法と(2)欠失変異体の作成、という二つの遺伝子機能破壊法を用いて線虫C.elegansの体系的な遺伝子機能解析を行った。
(1)線虫の約6,000遺伝子についてRNAi-by-soaking法による表現型解析を行い、その約30%が発生過程に必要であることを示した。そのうち胚性致死表現型を示した833遺伝子について、二次解析として微分干渉顕微鏡による表現型解析を行った。本研究で新たに開発した表現型プロファイリング法を用いることにより、表現型の類似性に基づいた遺伝子クラスタリングが可能となった。この手法は機能未知遺伝子の機能予測に有効であることが確認できた。以上の成果はC.elegans RNAiフェノームデータベースとして公開した。また、胚性致死遺伝子の孵化後発生における機能を時期特異的RNAi法(L1-soaking法)によって解析した。
(2)ゲノム/EST情報から推定される転写制御因子遺伝子の新規欠失変異体の網羅的分離を行い、437遺伝子の変異体を分離した(全転写因子の3分の2以上)。一方で、転写因子以外の分離済みの変異体の表現型解を介して、個別の遺伝子機能解析を進めている。G蛋白質シグナリングに関わっているags-3について、頭部ニューロンで発現していること、多種類の感覚受容が異常であること、体の大きさが小さいこと、運動性が低下していることなどなどの表現型を見いだした。変異体の表現型は、egl-4変異体(PKGをコード)により、抑圧を受け、G蛋白質経路の新しいシグナル伝達機構と考えられる。AGS-3哺乳類ホモログは麻薬中毒の発症メカニズムに重要であることが知られているが、AGS-3とEGL-4の分子間相互作用は、線虫およびマウスで保存されていることを見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Functional proteomics reveals the biochemical niche of C. elegans DCR-1 in multiple small-RNA-mediated pathways. (2006)
  • 著者名/発表者名: Duchaine T, Wohlshlegel JA, Kennedy S, Bei Y, Conte D, Pang K, Brownell DR, Harding S, Mitani S, Ruvkun G, Yates IIIJr, Mello C
  • 雑誌名: Cell 124 ページ: 343-354
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functional proteomics reveals the biochemical niche of C. elegans DCR-1 in multiple small-RNA-mediated pathways. (2006)
  • 著者名/発表者名: Duchaine TF, Wohlshlegel JA, Kennedy S, Bei Y, Conte D, Pang K, Brownell DR, Harding S, Mitani S, Ruvkun G, Yates III JR, Mello CC
  • 雑誌名: Cell 124 ページ: 343-354
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Caenorhabditis elegans DAZ-1 is expressed in proliferating germ cells and directs proper nuclear organization and cytoplasmic core formation during oogenesis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maruyama, R., Endo, S., Sugimoto, A., Yamamoto, M.
  • 雑誌名: Dev Biol 277 ページ: 142-154
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] C.elegans ced-13 can promote apoptosis and is induced in response to DNA damage. (2005)
  • 著者名/発表者名: Schumacher, B., Schertel, C., Wittenburg, N., Mitani, S.
  • 雑誌名: Cell Death Differ 12 ページ: 153-161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Caenorhabditis elegans geminin homologue participates in cell cycle regulation and germ line development. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yanagi, K., Mizuno, T., Tsuyama, T., Tada, S., Iida, Y., Sugimoto, A., Eki, T., Enomoto, T., Hanaoka, F.
  • 雑誌名: J Biol Chem 280 ページ: 19689-19694
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The C.elegans eyes absent ortholog EYA-1 is required for tissue differentiation and plays partially redundant roles with PAX-6. (2005)
  • 著者名/発表者名: Furuya, M., Qadota, H., Chisholm, A.D., Sugimoto, A.
  • 雑誌名: Dev Biol 286 ページ: 452-463
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Control of body size by SMA-5, a homolog of MAP kinase BMK1/ERK5 in C.elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N, Nagamatsu Y, Gengyo-Ando K, Mitani S, Ohshima Y
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 3175-3184
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Runx family transcription factor RNT-1/MAB-2 is required for asymmetric cell division in Caenorhabditis elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kagoshima H, Sawa H, Mitani S, Burglin TR, Shigesada K, Kohara Y
  • 雑誌名: Dev Biol 287 ページ: 262-273
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] C. elegans ced-13 can promote apoptosis and is induced in response to DNA damage. (2005)
  • 著者名/発表者名: Schumacher, B., Schertel, C., Wittenburg, N., Mitani, S.
  • 雑誌名: Cell Death Differ 12 ページ: 153-161
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The C. elegans eyes absent ortholog EYA-1 is required for tissue differentiation and plays partially redundant roles with PAX-6. (2005)
  • 著者名/発表者名: Furuya, M., Qadota, H., Chisholm, A.D., Sugimoto, A.
  • 雑誌名: Dev Biol 286 ページ: 452-463
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Control of body size by SMA-5, a homolog of MAP kinase BMK1/ERK5 in C. elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Watanabe N, Nagamatsu Y, Gengyo-Ando K, Mitani S, Ohshima Y
  • 雑誌名: Development 132 ページ: 3175-3184
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Runx family transcription factor RNT-1/MAB-2 is required for asymmetric cell division in Caenorhabditis elegans. (2005)
  • 著者名/発表者名: Kagoshima H, Sawa H, Mitani S, B_rglin TR, Shigesada K, Kohara Y
  • 雑誌名: Dev. Bio1. 287 ページ: 262-273
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] High-throughput RNAi in Caenorhabditis elegans : genome-wide screens and functional genomics. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, A.
  • 雑誌名: Differentiation 72 ページ: 81-91
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Type II platelet-activating factor-acetylhydrolase is essential for epithelial morphogenesis in Caenorhabditis elegans. (2004)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Sugimoto, A., Suzuki, Y., Yamamoto, M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 101 ページ: 13233-13238
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The Caenorhabditis elegans eukaryotic initiation factor 5A homologue, IFF-1 is required for germ cell proliferation, gametogenesis and localization of the P-granule component PGL-l. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hanazawa, M., Kawasaki, I., Kunitomo, H., Mitani, S.
  • 雑誌名: Mech Dev 121 ページ: 213-224
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nematode chondroitin polymerizing factor showing cell-/organ-specific expression is indispensable for chondroitin synthesis and embryonic cell division. (2004)
  • 著者名/発表者名: Izumikawa, T., Kitagawa, H., Mizuguchi, S., Mitani, S.
  • 雑誌名: J Biol Chem 279 ページ: 53755-53761
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Type II platelet-activating factor-acetylhydrolase isessential for epithelial morphogenesis in Caenorhabditis elegans. (2004)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Sugimoto, A., Suzuki, Y., Yamamoto, M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 101 ページ: 13233-13238
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The Caenorhabditis elegans eukaryotic initiation factor 5A homologue, IFF-1 is required for germ cell proliferation, gametogenesis and localization of the P-granule component PGL-1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hanazawa, M., Kawasaki, I., Kunitomo, H., Mitani, S.
  • 雑誌名: Mech Dev 121 ページ: 213-224
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Type II platelet-activating factor-acetylhydrolase is essential for epithelial morhogenesis in Caenorhabditis elegans. (2004)
  • 著者名/発表者名: Inoue, T., Sugimoto, A., Suzuki, Y., Yamamoto, M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci U S A 101 ページ: 13233-13238
• [雑誌論文] Distinct developmental function of two Caenorhabditis elegans homologs of the cohesin subunit Sccl/Rad2l. (2003)
  • 著者名/発表者名: Mito, Y., Sugimoto, A., Yamamoto, M.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 14 ページ: 2399-2409
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Essential role of the C.elegans Arp2/3 complex in cell migration during ventral enclosure. (2003)
  • 著者名/発表者名: Saws, M., Suetsugu, S., Sugimoto, A., Miki, H., Yamamoto, M., Takenawa, T.
  • 雑誌名: J Cell Sci 116 ページ: 1505-1518
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Involvement of chondroitin proteoglycans in cytokinesis of embryonic cells of the nematode Caenorhabditis elegans. (2003)
  • 著者名/発表者名: Mizuguchi, S., Uyama, T., Kitagawa, H., Nomura, K.H., Dejima, K., Gengyo-Ando, K., Mitani, S., Sugahara, K., Nomura, K.
  • 雑誌名: Nature 423 ページ: 443-448
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Translational control of maternal glp-1 mRNA by POS-1 and its interacting protein SPN-4 in Caenorhabditis elegans. (2003)
  • 著者名/発表者名: Ogura, K., Kishimoto, N., Mitani, S., Gengyo-Ando, K., Kohara, Y.
  • 雑誌名: Development 130 ページ: 2495-2503
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cell Corpse Engulfment Mediated by C.elegans Phosphatidylserine Receptor Through CED-5 and CED-12. (2003)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., Wu, Y -C., Fadok, VA., Lee, M-C., Gengyo-Ando, K., Cheng, L-C., Ledwich, D., Hsu, P-K., Chen, J-Y., Chou, B-K., Henson, P., Mitani.S., Xue, D.
  • 雑誌名: Science 302 ページ: 1563-1566
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Distinct developmental function of two Caenorhabditis elegans homologs of the cohesin subunit Sccl/Rad21. (2003)
  • 著者名/発表者名: Mito, Y., Sugimoto, A., Yamamoto, M.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell 14 ページ: 2399-2409
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Essential role of the C. elegans Arp2/3 complex in cell migration during ventral enclosure. (2003)
  • 著者名/発表者名: Sawa, M., Suetsugu, S., Sugimoto, A., Miki, H., Yamamoto, M., Takenawa, T.
  • 雑誌名: J Cell Sci 116 ページ: 1505-1518
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cell Corpse Engulfment Mediated by C. elegans Phosphatidylserine Receptor Through CED-5 and CED-12. (2003)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., Wu, Y-C., Fadok, VA., Lee, M-C., Gengyo-Ando, K., Cheng, L-C., Ledwich, D., Hsu, P-K., Chen, J-Y., Chou, B-K., Henson, P., Mitani, S., Xue, D.
  • 雑誌名: Science 302 ページ: 1563-1566
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] WormMethod, Reverse genetics : RNAi by soaking. In "WormBook" (2006)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, A.
  • 出版者: The C.elegans Research Community(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] High-throughput RNAi-by-soaking in Caenorhabditis elegans. In RNA interference technology : From basic science to drug development (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, A.
  • 総ページ数: 497
  • 出版者: Cambridge University Press (Ed. Appasani, K)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] High-throughput RNAi-by-soaking in Caenorhabditis elegans. In "RNA interference technology : From basic science to drug development" (Ed. Appasani, K) (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, A.
  • 総ページ数: 497
  • 出版者: Cambridge University Press
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] WormMethod, Reverse genetics : RNAi by soaking. In "WormBook" (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, A.
  • 出版者: The C. elegans Research Community (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] High-throughput RNAi-by-soaking in Caenorhabditis elegans. In RNA interference technology : From basic science to drug development (Ed. Appasani, K) (2005)
  • 著者名/発表者名: Sugimoto, A.
  • 総ページ数: 497
  • 出版者: Cambridge University Press
• [文献書誌] Mito, Y., Sugimoto, A., Yamamoto, M.: "Distinct developmental function of two Caenorhabditis elegans homologs of the cohesin subunit Scc1/Rad2l."Mol Biol Cell. 14. 2399-2409 (2003)
• [文献書誌] Sawa, M., Suetsugu, S., Sugimoto, A, Miki, H., Yamamoto, M., Takenawa, T.: "Essential role of the C.elegans Arp2/3 complex in cell migration during ventral enclosure."J Cell Sci. 116. 1505-1518 (2003)
• [文献書誌] Sugimoto, A.: "High-throughput RNAi in Caenorhabditis elegans : genome-wide screens and functional genomics"Differentiation. 印刷中. (2004)
• [文献書誌] Mizuguchi S., Uyama T., Kitagawa H., Nomura K.H., Dejima K., Gengyo-Ando K., Mitani S., Sugahara K., Nomura K.: "Involvement of chondroitin proteoglycans in cytokinesis of embryonic cells of the nematode Caenorhabditis elegans."Nature. 423. 443-448 (2003)
• [文献書誌] Ogura K., Kishimoto N., Mitani S., Gengyo-Ando K., Kohara Y.: "Translational control of maternal glp-1 mRNA by POS-1 and its interacting protein SPN-4 in Caenorhabditis elegans."Development. 130. 2495-2503 (2003)
• [文献書誌] Wang X., Wu Y-C., Fadok VA., Lee M-C., Gengyo-Ando K., Cheng L-C., Ledwich D., Hsu P-K., Chen J-Y., Chou B-K., Henson P., Mitani S., Xue D.: "Cell Corpse Engulfment Mediated by C.elegans Phosphatidylserine Receptor Through CED-5 and CED-12."Science. 302. 1563-1566 (2003)
• [文献書誌] Sugimoto, A: "'High-throughput RNAi-by-soaking in Caenorhabditis elegans' in "RNA interference technology : From basic science to drug development"(Ed.Appasani, K)"Cambridge University Press(印刷中). (2004)