エピジェネティック制御を介した遺伝子転用進化の研究

• 研究課題/領域番号: 15K07082
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 発生生物学
• 研究機関: 広島大学 (2017); 長浜バイオ大学 (2015-2016)
• 研究代表者: 荻野 肇 広島大学, 両生類研究センター, 教授 (10273856)
• 連携研究者: 和田 修一 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (20378607)
• 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: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 発生 / 進化 / 感覚器プラコード / 神経堤 / エピジェネティック制御 / ツメガエル / ナメクジウオ / 遺伝子転用

研究成果の概要

本研究では、脊椎動物の祖先種がゲノム重複によって新たに獲得したヒストン脱メチル化因子Jmjd3に注目して、神経堤や感覚器プラコードの進化機構の解明を試みた。Jmjd3が活性化する下流遺伝子を探索したところ、感覚器プラコードの誘導に関与するnoggin遺伝子や神経堤形成に必要なphox2遺伝子等に加えて、ヒストンアセチル化因子kat5等のクロマチン制御因子群が同定された。また、ナメクジウオHedgehog(Hh)遺伝子のエンハンサー解析から、脊椎動物のIhh遺伝子は、進化の過程で咽頭内胚葉エンハンサーを神経堤・鰓弓エンハンサーに変化させた可能性が示唆された。

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Berkeley/JGI, US Department of Energy/University of Texas at Austin(米国)
• [国際共同研究] University of Calgary(カナダ)
• [国際共同研究] UNIST(韓国)
• [国際共同研究] Radboud University(オランダ)
• [国際共同研究] The University of Western Australia(オーストラリア)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Co-accumulation of cis-regulatory and coding mutations during the pseudogenization of the Xenopus laevis homoeologs six6.L and six6.S. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ochi H, Kawaguchi A, Tanouchi M, Suzuki N, Kumada T, Iwata Y, Ogino H.
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 427 号: 1 ページ: 84-92
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2017.05.004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Asymmetrically reduced expression of hand1 homeologs involving a single nucleotide substitution in a cis-regulatory element. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ochi, H., Suzuki, N., Kawaguchi, A. and Ogino, H.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 425 号: 2 ページ: 152-160
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2017.03.021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conservatism and variability of gene expression profiles among homeologous transcription factors in Xenopus laevis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Yasuoka, Y., Mawaribuchi, S., Kuretani, A., Ito, M., Kondo, M., Ochi, H., Ogino, H., Fukui, A., Taira, M. and Kinoshita, T.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 426 号: 2 ページ: 301-324
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2016.09.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genome evolution in the allotetraploid frog Xenopus laevis (2016)
  • 著者名/発表者名: Session AM, Uno Y, Kwon T, Chapman JA, Toyoda A et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 538 号: 7625 ページ: 336-343
  • DOI: 10.1038/nature19840
  • 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] Disruption of Rest Leads to the Early Onset of Cataracts with the Aberrant Terminal Differentiation of Lens Fiber Cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Aoki, H., Ogino, H., Tomita, H., Hara, A. and *Kunisada, T.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 号: 9 ページ: e0163042-e0163042
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0163042
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 特集 進化と発生からみた生命科学 全ゲノム重複に伴うシス調節配列の進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荻野 肇
  • 雑誌名: 生体の科学 巻: 66 号: 3 ページ: 256-260
  • DOI: 10.11477/mf.2425200165
  • ISSN: 0370-9531, 1883-5503
  • 年月日: 2015-06-15
• [雑誌論文] Epigenetic modification maintains intrinsic limb-cell identity in Xenopus limb bud regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, S., Kawaguchi, A., Uchiyama, I., Kawasumi-Kita, A., Kobayashi, T., Nishide, H., Tsutsumi, R., Tsuru, K., Inoue, T., Ogino, H., Agata, K., Tamura, K. and *Yokoyama, H.
  • 雑誌名: Dev. Biol. 巻: 406 号: 2 ページ: 271-282
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2015.08.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Cis-regulatory Evolution Following "Ancient" and "Recent" Genome Duplication Events in Vertebrates. (2017)
  • 著者名/発表者名: *Ogino, H.
  • 学会等名: International Symposium at Hiroshima University: Amphibian development, regeneration, evolution and beyond
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ツメガエルを用いたゲノム研究とリソース事業について． (2017)
  • 著者名/発表者名: *荻野 肇
  • 学会等名: 第２回イベリアトゲイモリ研究会
  • 招待講演
• [学会発表] The hypomorphic mutations hidden in the allotetraploid genome of Xenopus laevis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tanouchi, M., Ochi, H., Kawaguchi, A., Igawa, T., Iwata, Y., Sakagami, K. and *Ogino, H.
  • 学会等名: International Symposium at Hiroshima University: Amphibian development, regeneration, evolution and beyond
  • 国際学会
• [学会発表] Arid3a, a component of H3K9me3 demethylases, regulates the regeneration of the nephric duct through the evolutionary conserved regeneration signal response enhancer. (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, N., Ogino, H. and *Ochi, H.
  • 学会等名: International Symposium at Hiroshima University: Amphibian development, regeneration, evolution and beyond
  • 国際学会
• [学会発表] ゲノム倍加に伴うエンハンサー減衰変異と機能低下型コード変異の共蓄積 ． (2017)
  • 著者名/発表者名: 越智 陽城，川口 茜，田内 幹大，鈴木 菜花，熊田 樹，岩田 唯，*荻野 肇
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会 ConBio2017
• [学会発表] 腎組織再生におけるArid3aによる再生シグナル応答エンハンサーの活性化メカニズム． (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 菜花，熊田 樹，荻野 肇，*越智 陽城
  • 学会等名: 第88回日本動物学会大会
• [学会発表] アフリカツメガエルにおけるCrispr/Casシステムの条件検討． (2017)
  • 著者名/発表者名: 田内 幹大，越智 陽城，井川 武，*荻野 肇
  • 学会等名: 第11回日本ツメガエル研究集会
• [学会発表] ゲノム倍加後のコード配列進化におけるエンハンサー減衰変異の促進的役割． (2016)
  • 著者名/発表者名: *荻野 肇，越智陽城，川口 茜
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会 シンポジウム「ゲノミクス、エピゲノミクス、インフォマティクスによるシス配列制御とその進化 過程の解明」
  • 発表場所: パシフィコ横浜，神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Modification of cell differentiation competence by histone H3K27 demethylases and their involvement in tissue regeneration in Xenopus. (2016)
  • 著者名/発表者名: *Ogino, H., Sudou, N., Kawaguchi, A., Ochi, H., Kamiguchi, S. and Kasahara, H.
  • 学会等名: The joint meeting of the 22nd international congress of zoology & the 87th meeting of the zoological society of Japan, symposium “Regeneration in Zoology”
  • 発表場所: 沖縄科学技術大学院大学, 沖縄県国頭郡恩納村
  • 年月日: 2016-11-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] モデル両生類の飼育方法の標準化と実験材料の共有化について (2016)
  • 著者名/発表者名: 荻野 肇，越智陽城，亀井保博，川住愛子，北田容章，水戸川和正，長谷部 孝，林 利憲，鈴木賢一，鈴木美有紀，横山 仁
  • 学会等名: 第2回次世代両生類研究会 「ゲノム・エピゲノムからリプログラミング・器官再生まで」
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター，愛知県岡崎市
  • 年月日: 2016-08-09
• [学会発表] Xenopus as a useful resource for studying gene evolution and disease-causing mutations. (2016)
  • 著者名/発表者名: *Ogino, H.
  • 学会等名: International Meeting on Aquatic Model Organisms for Human Disease and Toxicology Research
  • 発表場所: 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター，愛知県岡崎市
  • 年月日: 2016-03-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ツメガエルの尾部再生におけるH3K27メチル化因子と脱メチル化因子の異なる役割． (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口 茜，上口 真治，笠原 博人，*荻野 肇
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場，兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] Xenopus laevis全ゲノム解析:同祖遺伝子の進化過程におけるシス変異とコード変異の相互作用． (2015)
  • 著者名/発表者名: *荻野 肇，越智陽城，川口 茜
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場，兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Xenopus laevis全ゲノム解析：転写因子をコードする遺伝子群の初期発生および成体器官における発現パターンの解析． (2015)
  • 著者名/発表者名: *渡部 稔，回渕 修治，安岡 有理，伊藤 道彦，近藤 真理子，越智 陽城，荻野 肇，福井 彰雅，平良 眞規，木下 勉
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場，兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Xenopus laevis全ゲノム解析：異質四倍体アフリカツメガエルにおけるHandとTwistの発現の共進化． (2015)
  • 著者名/発表者名: *越智 陽城，鈴木 菜花，川口 茜，荻野 肇
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸国際会議場，兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] ヒストン脱メチル化因子 Jmjd3 による眼形成遺伝子pax6の発現制御． (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口 茜，越智 陽城，須藤 則広，*荻野 肇
  • 学会等名: 日本遺伝学会第87回大会プレナリーワークショップ
  • 発表場所: 東北大学 川内北キャンパス，宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] ゲノム重複に伴うシス調節配列の進化 ―ネッタイツメガエルとアフリカツメガエルを用いたアプローチ―． (2015)
  • 著者名/発表者名: *荻野 肇
  • 学会等名: 次世代両生類研究会 第一回会合「両生類研究の将来を考えるーゲノム科学による有尾・無尾両生類研究の橋渡し」
  • 発表場所: 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター，愛知県岡崎市
  • 年月日: 2015-08-24
  • 招待講演
• [学会発表] ツメガエル再生細胞の増殖分化調節におけるヒストンメチル化制御因子群の機能分担． (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口 茜，*荻野 肇
  • 学会等名: 次世代両生類研究会 第一回会合「両生類研究の将来を考えるーゲノム科学による有尾・無尾両生類研究の橋渡し」
  • 発表場所: 自然科学研究機構 岡崎コンファレンスセンター，愛知県岡崎市
  • 年月日: 2015-08-24
• [学会発表] Differential roles for the H3K27 methylase and demethylases in Xenopus tail regeneration. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi, A. and *Ogino, H.
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: つくば国際会議場，茨城県つくば市
  • 年月日: 2015-06-03
• [学会発表] Identification and characterization of regeneration signal response enhancers in Xenopus pronephros. (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, N., Hirano, K., Ogino, H. and *Ochi, H.
  • 学会等名: 第48回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: つくば国際会議場，茨城県つくば市
  • 年月日: 2015-06-03
• [備考] 広島大学両生類研究センター バイオリソース研究部門
  • URL: http://amphibian.hiroshima-u.ac.jp/members/bioresource/
• [備考] 教員の紹介（荻野 肇）-長浜バイオ大学
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/research/%E6%95%99%E5%93%A1%E3%81%AE%E7%B4%B9%E4%BB%8B%EF%BC%88%E8%8D%BB%E9%87%8E-%E8%82%87%EF%BC%89/