YAC-TgMを用いたエンハンサーとプロモーター相互作用における距離感受性の解析

• 研究課題/領域番号: 16688010
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 谷本 啓司 筑波大学, 大学院生命環境科学研究科, 助教授 (90261776)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円); 2006年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2005年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2004年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 遺伝学 / ゲノム / 発現制御 / 遺伝子スイッチング / β-グロビン / 酵母人工染色体 / トランスジェニック・マウス

研究概要

平成17年度までに、マウスに導入したヒト・βグロビン遺伝子座(HS1/λ)において、LCRエンハンサーとεグロビン遺伝子間の距離(本来は5.6kb)をλDNA(約2.3kb)の挿入により大きくすることで、その転写が10%以下に低下することを示した。
平成18年度は、(1)この表現型が、λDNA断片の挿入によりε遺伝子特異的なエンハンサーを破壊したことによるのではないことを証明し、また、(2)ε遺伝子がエンハンサーとの距離に対して感受性を持つ分子メカニズムを解明する、ことを研究の目的とした。
上記の目的を達成するために、(1)LCRとε遺伝子間の、前回とは異なる位置にλDNAを挿入してトランスジエニック・マウスを作製(ε/λ)した。同マウスにおいてもε遺伝子発現の著しい低下が認められたことから、εグロビン遺伝子のLCRエンハンサーに対する距離感受性がさらに確かなものとなった。
(2)次に、LCRに対する距離感受性を(少なくともdefinitive stageにおいては)持たないβ遺伝子プロモーターの配列を模倣し、変異型εプロモーター(Bepsi)を作製した。同変異と"HS1/λ"とを組み合わせてトランスジェニック・マウスを作製(HS1/λ/Bepsi)し、同遺伝子の発現解析を行った。その結果、BepsiプロモーターはLCRに対する距離感受性を持たないことがわかった。さらに、同トランスジェニック・マウスの内在の転写因子(EKLF)を破壊したところ、Bepsiプロモーターといえども、距離感受性となることがわかった。以上の結果から、本来エンハンサーの近位に存在するε遺伝子は距離感受性があり、遠位に存在するβ遺伝子は距離感受性がないこと。この違いは転写因子EKLFにより規定されることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Fine tuning of globin gene expression by DNA methylation (2006)
  • 著者名/発表者名: Goren A, Simchen G, Fibach E, Szabo PE, Tanimoto K, Chakalova L, Pfeifer GP, Fraser PJ, Engel JD, Cedar H.
  • 雑誌名: PloS ONE 1・1
• [雑誌論文] Adult stage gamma-globin silencing is mediated by a promoter direct repeat element (2005)
  • 著者名/発表者名: Omori, A., Tanabe, O., Engel, J.D., Fukamizu, A., Tanimoto, K.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 25(9) ページ: 3443-3451
• [雑誌論文] Adult stage γ-globin gene silencing is mediated by a direct repeat element in its promoter (2005)
  • 著者名/発表者名: Akane Omori et al.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 25・9(in press)
• [雑誌論文] Identification of cis-regulatory sequences in the human angiotensinogen gene using transgene coplacement and site-specific recombination (2005)
  • 著者名/発表者名: Taku Shimizu et al.
  • 雑誌名: Molecular and Cellular Biology 25・8(in press)