Mechanisms of anhydrobiosis-associated gene regulation in the cells and tissues of chironomid Polypedilum vanderplanki.

• 研究課題/領域番号: 15H05622
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用生物化学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: グセフ オレグ 国立研究開発法人理化学研究所, 科学技術ハブ推進本部, マネージャー (30711999)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,310千円 (直接経費: 18,700千円、間接経費: 5,610千円); 2017年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2016年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2015年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
• キーワード: anhydrobiosis / CAGE / desiccation / chironomid / transcriptomics / cis-elements / tissue-specific / genome / transcriptome / non-coding RNA / PIMT / LEA proteins / HSFT / 遺伝子発現 / 乾燥耐性 / Pv11 / bi-directional promoters

研究成果の概要

本研究は、複数のオミクス技術の組み合わせにより、ネムリユスリカの極限的な乾燥耐性の組織特異的な遺伝子機構を解明することを目的とした。その結果、ARIdと呼ばれる乾燥耐性関連遺伝子が集積したゲノム領域に多数のnoncoding RNA (ncRNA) が存在する事を見いだした。しかも、そのncRNAは、その近傍に存在する乾燥耐性関連遺伝子との発現相関があったことから、エンハンサーRNAである可能性がある。また、CAGE解析とRNAi実験により、熱ショック転写因子（HSF1）が、乾燥耐性特異的な転写活性化を通じて、重要な乾燥耐性機能発現調節因子であることを実証した。

研究成果

• [国際共同研究] Kazan Federal University(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Cooption of heat shock regulatory system for anhydrobiosis in the sleeping chironomidPolypedilum vanderplanki (2018)
  • 著者名/発表者名: Mazin Pavel V.、Shagimardanova Elena、Kozlova Olga、Cherkasov Alexander、Sutormin Roman、Stepanova Vita V.、Stupnikov Alexey、Logacheva Maria、Penin Aleksey、Sogame Yoichiro、Cornette Richard、Tokumoto Shoko、Miyata Yugo、Kikawada Takahiro、Gelfand Mikhail S.、Gusev Oleg
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 115 号: 10
  • DOI: 10.1073/pnas.1719493115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Towards water-free biobanks: long-term dry preservation at room temperature of desiccation-sensitive enzyme luciferase in air-dried insect cells (2017)
  • 著者名/発表者名: 2.Kikuta S, Watanabe SJ, Sato R, Gusev O, Nesmelov A, Sogame Y, Cornette R, Kikawada T
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 6540-6540
  • DOI: 10.1038/s41598-017-06945-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new anhydrobiotic midge from Malawi, Polypedilum pembai sp. nov. (Diptera: Chironomidae), closely related to the desiccation tolerant midge, Polypedilum vanderplanki Hinton. (2017)
  • 著者名/発表者名: 3.Cornette R, Yamamoto N, Yamamoto M, Kobayashi T, Petrova NA, Gusev O, Shimura S, Kikawada T, Pemba D, Okuda T
  • 雑誌名: Systematic Entomology 巻: 42 号: 4 ページ: 814-825
  • DOI: 10.1111/syen.12248
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic background of enhanced radioresistance in an anhydrobiotic insect: transcriptional response to ionizing radiations and desiccation (2017)
  • 著者名/発表者名: Alina Ryabova, Kyosuke Mukae, Alexander Cherkasov, Richard Cornette, Elena Shagimardanova, Tetsuya Sakashita, Takashi Okuda, Takahiro Kikawada, Oleg Gusev
  • 雑誌名: Extremophiles 巻: 21 号: 1 ページ: 109-120
  • DOI: 10.1007/s00792-016-0888-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A new anhydrobiotic midge from Malawi, Polypedilum pembai sp. nov. (Diptera: Chironomidae), closely related to the desiccation tolerant midge, Polypedilum vanderplanki Hinton (2017)
  • 著者名/発表者名: Richard Cornette, Nao Yamamoto, Masaru Yamamoto, Tadashi Kobayashi, Ninel A. Petrova5, Oleg Gusev, Sachiko Shimura, Takahiro Kikawada, Dylo Pemba And Takashi Okuda
  • 雑誌名: Systematic Entomology 巻: accepted
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Towards Water-Free Biobanks: Long-Term Dry-Preservation At Room Temperature Of Desiccation-Sensitive Enzyme Luciferase In Air-Dried Insect Cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Shingo Kikuta, Shunsuke J Watanabe, Ryoichi Sato, Oleg Gusev, Alexander Nesmelov, Yoichiro Sogame, Richard Cornette, Takahiro Kikawada
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: NA ページ: 120063-120063
  • DOI: 10.1101/120063
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Establishment of gene transfer and gene silencing methods in a desiccation‐tolerant cell line, Pv11 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoichiro Sogame, Jun Okada, Shingo Kikuta, Yugo Miyata, Richard Cornette, Oleg Gusev, Takahiro Kikawada
  • 雑誌名: Extremophiles 巻: 21 号: 1 ページ: 65-72
  • DOI: 10.1007/s00792-016-0880-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The complete mitochondrial genome of an anhydrobiotic midge Polypedilum vanderplanki (Chironomidae, Diptera) (2015)
  • 著者名/発表者名: Deviatiiarov R, Kikawada T, Gusev O
  • 雑誌名: Mitochondrial DNA 巻: E pub 号: 2 ページ: 1-3
  • DOI: 10.3109/19401736.2015.1115849
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] X-midge: cell and tissue-specific mechanisms of tolerance to complete desiccation in a unique insect. (2018)
  • 著者名/発表者名: Oleg Gusev
  • 学会等名: OIST International Seminar Series
  • 招待講演
• [学会発表] “Sleeping beauty” way to defeat aging: genomics of an anhydrobiotic insect (2018)
  • 著者名/発表者名: Oleg Gusev
  • 学会等名: International Conference "Interventions to extend healthspan and lifespan"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Genetic background of extraordinary adaptivity of non-biting midges (Chironomidae) to extreme environmental conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Oleg Gusev
  • 学会等名: 3rd Tokyo Vector Encounter
  • 発表場所: Jikai University, Tokyo
  • 年月日: 2017-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] Chromatin under extreme desiccation:3D organization of genome of an anhydrobiotic midge Polypedilum vanderplanki (2017)
  • 著者名/発表者名: Oleg Gusev
  • 学会等名: ConBio-2017
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic background of extraordinary adaptivity of non-biting midges Chironomidae to extreme environmental conditions. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oleg Gusev
  • 学会等名: 3nd Tokyo Vector Encounter
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Single-nucleotide resolution map of promoters expression in anhydrobiotic midge provides new insights on mechanisms of tissue-specific desiccation resistance (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Deviatiiarov, A. Kozakova, A. Danilina, R. Cornette, E. Shagimardanova, M. de Hoon, T. Kikawada, O.A. Gusev
  • 学会等名: MSBJ2016
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Anhydrobiosis in the sleeping chironomid: genome-wide adaptions to extreme desiccation (2016)
  • 著者名/発表者名: Oleg Gusev
  • 学会等名: The 1st Workshop on Biology of Intriguing Creatures
  • 発表場所: Sapporo, Hokkaido University
  • 年月日: 2016-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Functional Genomics of Anhydrobiosis: from organisms to technologies of bio-materials preservation. (2015)
  • 著者名/発表者名: Oleg Gusev
  • 学会等名: PhysBioTech-2015
  • 発表場所: Moscow Physico-Technical Institute, Moscow
  • 年月日: 2015-04-29
  • 招待講演