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ヒトゲノム由来の染色体外因子・・その基礎的理解から、革新的細胞工学技術へ

研究課題

研究課題/領域番号 16K08144
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 応用分子細胞生物学
研究機関広島大学

研究代表者

清水 典明  広島大学, 統合生命科学研究科, 教授 (10216096)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード遺伝子増幅 / 染色体外因子 / Double MInutes / 組み替え蛋白質生産 / 反復配列 / 遺伝子発現 / 動物細胞工学 / Double Minutes / 細胞工学 / 染色体工学 / 組み換え蛋白質生産 / エピソーム / gene silencing / バイオテクノロジー / 遺伝子
研究成果の概要

遺伝子増幅は発がんの原因であり、産業応用もされている。増幅した遺伝子は、染色体外因子であるDMに局在する。本研究では、DMに関する我々の長年の成果を利用して、新たに以下の成果を挙げた。DM特異的に2本鎖切断を誘導することにより、DMの核内での凝集、修復、微小核形成を介したDMの排出や構造変換、といった、DMの動態を明確にできた。異種間細胞融合を用いて、染色体の断片化によりDMが形成することを培養条件で明確にした。ゲノム中で高度反復配列となった場合に、遺伝子発現が抑制される配列と,逆に高める配列が存在することを見いだした。マウス人工染色体特異的に目的配列を増幅させる方法を樹立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

DMは、増幅遺伝子を運ぶことによってがん細胞悪性化の鍵となる構造である。その動態を明らかにし、その形成機構を実証した本研究の成果は、がんの理解と治療に重要な意義を持つとともに、遺伝子増幅を産業応用する際にも重要な知見となる。一方、遺伝子増幅の結果、反復配列となった際に、発現抑制されることは知られていたが、逆に活性化される場合があることは予想外で、蛋白質生産に応用する上で重要である。さらに、標的の人工染色体特異的に遺伝子増幅することは、人工染色体が細胞間で移動できることから、産業応用上重要な技術であり、さらに一般的な細胞工学技術として発展可能である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Generation and maintenance of acentric stable double minutes from chromosome arms in inter-species hybrid cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Noriaki Shimizu , Rita Kapoor1, Shuhei Naniwa, Naoto Sakamaru, Taku Yamada, You-ki Yamamura and Koh-ichi Utani
    • 雑誌名

      BMC Molecular and Cell Biology

      巻: 20 号: 1

    • DOI

      10.1186/s12860-019-0186-3

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Amplification of a transgene within a long array of replication origins favors higher gene expression in animal cells.2017

    • 著者名/発表者名
      Kiwamu Ohsaki, Yusuke Ohgaki, Noriaki Shimizu
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 12 号: 4 ページ: e0175585-e0175585

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0175585

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phosphorylated SIRT1 associates with replication origins to prevent excess replication initiation and preserve genomic stability2017

    • 著者名/発表者名
      Koichi Utani, Haiqing Fu, Sang-Min Jang, Anna B. Marks, Owen K. Smith, Ya Zhang, Christophe E. Redon, Noriaki Shimizu and Mirit I. Aladjem,
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 45 号: 13 ページ: 7807-7824

    • DOI

      10.1093/nar/gkx468

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cloning and characterization of a human genomic sequence that alleviates repeat-induced gene silencing2016

    • 著者名/発表者名
      Miki Fukuma, Yuto Ganmyo, Osamu Miura, Takashi Ohyama, and Noriaki Shimizu
    • 雑誌名

      PLos ONE

      巻: 11 号: 4 ページ: e0153338-e0153338

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0153338

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Epigenetic Repeat-Induced Gene Silencing in the Chromosomal and Extrachromosomal Contexts in Human Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Sho-hei Mitsuda and Noriaki Shimizu
    • 雑誌名

      PLos ONE

      巻: 11(8) 号: 8 ページ: e0161288-e0161288

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0161288

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 染色体外因子の安定性と遺伝子増幅に与えるSIRT1の影響2018

    • 著者名/発表者名
      谷口諒之介、宇谷公一、Mirit Aladjem、清水典明
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反復配列による遺伝子発現抑制 (RIGS)と、遺伝子発現活性化 (RIGA)2018

    • 著者名/発表者名
      大垣祐介、福間美樹、大崎究、清水典明
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 染色体外因子の排出に関与する細胞質ブレッビングと遺伝子増幅2018

    • 著者名/発表者名
      大岡侑司、宇谷公一、Mirit Aladjem、清水典明
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 配列特異的2本鎖切断が遺伝子増幅と染色体外因子の動態に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      大畠吉裕、鈴木航太、清水典明
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マウス人工染色体特異的な目的遺伝子の増幅と、人工染色体の生細胞可視化2018

    • 著者名/発表者名
      阿蘇品愛美、 苗佳棋、桝本耀太、多田奈津子、田地野浩司、 清水典明
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マウス人工染色体ベクター上で目的遺伝子を増幅させるための研究2017

    • 著者名/発表者名
      阿蘇品愛美, 多田奈津子, 田地野浩司, 清水典明
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会・生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 種間細胞融合による、ヒト染色体の断片化と、安定な染色体外因子 (DM) の形成2017

    • 著者名/発表者名
      山村勇貴、山田卓、坂丸 直人,浪花 修平,Rita Kapoor,宇谷 公一,清水 典明
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会・生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 配列特異的2本鎖切断が遺伝子増幅と染色体外因子の動態に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      大畠 吉裕・鈴木 航太・清水 典明
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会・生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 反復配列による遺伝子発現抑制 (RIGS)と、遺伝子発現活性化 (RIGA)2017

    • 著者名/発表者名
      大垣祐介、福間美樹、大崎究、清水典明
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会・生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 染色体外因子の安定性と遺伝子増幅に与えるSIRT1の影響2017

    • 著者名/発表者名
      谷口諒之介, 大岡佑司、宇谷公一、Mirit Aladjem、清水典明
    • 学会等名
      第40回日本分子生物学会・生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 動物細胞内で増幅した遺伝子が受けるrepeat-induced gene silencing RIGS)の性状と解除法2016

    • 著者名/発表者名
      福間 美樹、元明 優人、 満田祥平,大崎究、清水 典明
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会大会;BMB2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ヒト染色体の断片化による、増幅がん遺伝子を運ぶ安定な染色体外因子の形成2016

    • 著者名/発表者名
      山村勇貴、山田卓、坂丸 直人,浪花 修平,Rita Kapoor,宇谷 公一,清水 典明
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会大会;BMB2016
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-12-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [産業財産権] 標的とする染色体部位で目的の配列を増幅させるための方法2017

    • 発明者名
      清水典明、松岡隆之
    • 権利者名
      広島大学(9),chromocenter (1)
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-218640
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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