非コードRNAを介した遺伝子発現制御によるマクロな適応現象の解明

• 研究課題/領域番号: 16K18477
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: システムゲノム科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小田 有沙 東京大学, 教養学部, 特任助教 (00760084)
• 研究協力者: 畠山 哲央
• 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: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 酵母 / ストレス応答 / グルコース飢餓ストレス応答 / 発現制御

研究成果の概要

環境変動ストレスへの応答機構の解明は生物の適応戦略を知る上で重要である。分裂酵母ではグルコース飢餓に応答して非コードRNAに依存した遺伝子発現制御が観察される。数多くの非コードRNAの普遍的な分子機能が報告されているがその意義やダイナミクスは殆ど未解明である。本研究は、ミクロな分子レベルでの非コードRNAを介した遺伝子制御がマクロな細胞・細胞集団レベルで適応に寄与する原理を実験・理論の両面から検証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

lncRNA依存的な遺伝子発現の制御メカニズムを分子レベルで解明するだけでなく、マクロな細胞集団レベルでの適応における役割を検証し、従来の分子生物学の枠にとらわれない新たな切り口で現象を説明した。厳しい栄養飢餓環境下で、能動的な移動手段を持たない単細胞生物が、環境にうまく適応して自らのリネージが生き延びるリスクヘッジの様子を、実験・数理モデルの両面から説明した。

研究成果

• [雑誌論文] Phenotypic diversification by enhanced genome restructuring after induction of multiple DNA double-strand breaks (2018)
  • 著者名/発表者名: Muramoto Nobuhiko、Oda Arisa、Tanaka Hidenori、Nakamura Takahiro、Kugou Kazuto、Suda Kazuki、Kobayashi Aki、Yoneda Shiori、Ikeuchi Akinori、Sugimoto Hiroki、Kondo Satoshi、Ohto Chikara、Shibata Takehiko、Mitsukawa Norihiro、Ohta Kunihiro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 1995-1995
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04256-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Linear Regression Links Transcriptomic Data and Cellular Raman Spectra (2018)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi-Kirschvink, K. J., Nakaoka, H., Oda, A., Kamei, K. F., Nosho, K., Fukushima, H., Kanesaki, Y., Yajima, S., Masaki, H., Ohta, K., Wakamoto, Y.
  • 雑誌名: Cell Systems 巻: 7 号: 1 ページ: 104-117
  • DOI: 10.1016/j.cels.2018.05.015
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Replication stress induces accumulation of FANCD2 at central region of large fragile genes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Y, Iwasaki WM, Kugou K, Takahashi KK, Oda A, Sato K, Kobayashi W, Kawai H, Sakasai R, Takaori-Kondo A, Yamamoto T, Kanemaki MT, Taoka M, Isobe T, Kurumizaka H, Innan H, Ohta K, Ishiai M, Takata M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 46(6) 号: 6 ページ: 2932-2944
  • DOI: 10.1093/nar/gky058
  • NAID: 120006488604
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Correlation of Meiotic DSB Formation and Transcription Initiation Around Fission Yeast Recombination Hotspots. (2017)
  • 著者名/発表者名: . Yamada, M. Okamura, H. Murakami, K.Ohta, T. Yamada
  • 雑誌名: Genetics 巻: in press 号: 2 ページ: 801-809
  • DOI: 10.1534/genetics.116.197954
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptomes and Raman spectra are linked linearly through a shared low-dimensional subspace (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi-Kirschvink, K. J., Nakaoka, H., Oda, A., Kamei, K. F., Nosho, K., Fukushima, H., Kanesaki, Y., Yajima, S., Masaki, H., Ohta, K., Wakamoto, Y.
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: NA ページ: 235580-235580
  • DOI: 10.1101/235580
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Three-dimensional reconstruction of single-cell chromosome structure using recurrence plots (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirata Y, Oda A, Ohta K, Aihara K
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 6 号: 1 ページ: 34982-34982
  • DOI: 10.1038/srep34982
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Local potentiation of stress-responsive genes by upstream noncoding transcription. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemata N, Oda A, Yamada T, Galipon J, Miyoshi T, Suzuki Y, Sugano S, Hoffman CS, Hirota K, Ohta K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 5174-89
  • DOI: 10.1093/nar/gkw142
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Artificial Genome Rearrangement System using a Restriction Enzyme (2018)
  • 著者名/発表者名: Arisa Oda, Takahiro Nakamura, Nobuhiko Muramoto, Hidenori Tanaka,Kazuto Kugou, Kunihiro Ohta
  • 学会等名: CSHL meetings 2018, The Biology of Genomes
  • 国際学会
• [学会発表] TAQing: 制限酵素を用いたゲノムシャッフリング技術 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小田有沙,中村隆宏,村本伸彦,田中秀典,久郷和人,光川典宏,太田邦史
  • 学会等名: 生命科学系フロンティアミーティング2018（国立遺伝学研究所研究会）
• [学会発表] Hi-C データで得られる染色体の距離情報を扱う (2018)
  • 著者名/発表者名: 小田 有沙、平田 祥人、太田 邦史、合原 一幸
  • 学会等名: 日本遺伝学会第90回大会
  • 招待講演
• [学会発表] 耐熱性制限酵素による大規模ゲノム再編成 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村隆宏、小田有沙、村本伸彦、田中秀典,久郷和人、須田一毅、太田邦史
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第51回研究報告会
• [学会発表] ヒストンバリアント H2A.Z のクロマチン導入部位決定機構解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋大輔、北川紗帆、小田有沙、仮屋園遼、尾間由佳子、太田邦史、原田昌彦
  • 学会等名: 第36回染色体ワークショップ・第17回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] CRISPR/dCas9 を用いた転写制御における off-target 解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安心院祥、小田有沙、仮屋園遼、太田邦史
  • 学会等名: 第36回染色体ワークショップ・第17回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA)転写を介したクロマチン再編成が、転写と減数分裂期組換えを制御する (2018)
  • 著者名/発表者名: 千松賢史、浅田隆大、小田有沙、Charles S Hoffman, 太田邦史、廣田耕志
  • 学会等名: 第36回染色体ワークショップ・第17回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] TAQing : Artificial Genome Rearrangement by a Restriction Enzyme, Taq??. (2018)
  • 著者名/発表者名: A. Oda, T.Nakamura, N.Muramoto, H.Tanaka, K. Kugou, K.Ohta
  • 学会等名: The 11th 3R＆3C Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] The novel cis-acting element for metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA) and meiotic recombination in fisson yeast. (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Senmatsu, R. Asada, A. Oda, C.S. Hoffman, K. Ohta, K. Hirota
  • 学会等名: The 11th 3R＆3C Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 3D chromosome structure reconstruction from single-cell Hi-C data using recurrence plots (2018)
  • 著者名/発表者名: Arisa Oda, Yoshito Hirata, Kunihiro Ohta & Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: 6th Annual Winter q-bio Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Reconstruction of single-cell chromosome 3D structure using recurrence plots (2017)
  • 著者名/発表者名: Arisa Oda, Yoshito Hirata, Kunihiro Ohta, Kazuyuki Aihara
  • 学会等名: winter Qbio 2017
  • 発表場所: アメリカ合衆国、Hawaii
  • 年月日: 2017-02-20
• [学会発表] 1細胞Hi-Cデータを用いた染色体三次元構造解析手法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小田有沙、平田祥人、太田邦史、合原一幸
  • 学会等名: 染色体ワークショップ
  • 発表場所: 千葉県木更津市、かずさDNA研究所
  • 年月日: 2017-01-11
• [学会発表] 制限酵素を用いた人為的ゲノム再編誘導 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小田有沙、中村隆宏、村本伸彦、田中秀典、 久郷和人、光川典宏、太田邦史
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ 第16回各ダイナミクス研究会
• [学会発表] Hi-Cのデータから染色体の立体構造を解く (2017)
  • 著者名/発表者名: 小田 有沙、平田 祥人、太田 邦史、合原 一幸
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Transcriptional dynamics of sense and antisense long noncoding RNAs during glucose starvation (2017)
  • 著者名/発表者名: Arisa Oda, Tetsuhiro Hatakeyama, Kunihiko Kaneko & Kunihiro Ohta
  • 学会等名: The 9th International Fission Yeast Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 1細胞Hi-Cによる染色体3次元構造解析手法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小田有沙、平田祥人、太田邦史、合原一幸
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30