Cas9人工転写オシレーターを用いたリズム発振原理の解明とその応用

• 研究課題/領域番号: 16KT0175
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 特設分野
• 研究分野: 構成的システム生物学
• 研究機関: 京都府立医科大学
• 研究代表者: 土谷 佳樹 京都府立医科大学, 医学(系)研究科(研究院), 講師 (30456777)
• 研究協力者: 八木田 和弘
• 研究期間 (年度): 2016-07-19 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 概日リズム / 人工転写因子 / 人工遺伝子回路 / 転写フィードバックループ

研究成果の概要

本研究では、遺伝子発現リズムの発振原理解明を目指し、Cas9人工転写因子を用いた新規遺伝子回路を設計し、転写フィードバックループに基づく遺伝子発現振動の作出を試みた。現時点では発現振動の作出には至っていないが、人工転写因子によって内在性遺伝子発現を制御しうるという結果が得られている。また、概日時計を構成するコアループ（1次ループ）とサブループ（2次ループ）のうち2次ループの構成因子であるREV-ERBα/βの二重欠損細胞を作製し、時計遺伝子PER2の発現リズムを調べたところ、野生型と遜色ないリズムが観察された。このことから、概日時計は単一の転写ループのみで成立する可能性が示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、哺乳類型概日時計の転写フィードバックループによる遺伝子発現振動について、2次ループに依存せずに単一の転写ループで強固なリズムを維持できることの新たな証拠が得られた。今後、人工転写回路によって単一の転写ループのみでの安定的な遺伝子発現リズムの再構築が実現すれば、遺伝子発現振動および振動周期長や頑健性の原理解明に繋がることが期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Cell-based screen identifies a new potent and highly selective CK2 inhibitor for modulation of circadian rhythms and cancer cell growth. (2019)
  • 著者名/発表者名: Oshima T, Niwa Y, Kuwata K, Srivastava A, Hyoda T, Tsuchiya Y, Kumagai M, Tsuyuguchi M, Tamaru T, Sugiyama A, Ono N, Zolboot N, Aikawa Y, Oishi S, Nonami A, Arai F, Hagihara S, Yamaguchi J, Tama F, Kunisaki Y, Yagita K, Ikeda M, Kinoshita T, Kay SA, Itami K, Hirota T.
  • 雑誌名: Science Advance 巻: 23 号: 1 ページ: 9060-9060
  • DOI: 10.1126/sciadv.aau9060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 時計遺伝子ノックアウトES細胞を用いた哺乳類概日時計制御機構の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 土谷 佳樹
  • 学会等名: 日本ゲノム編集学会 第4回大会
• [学会発表] The Role of REV-ERBs as Key Factors of Circadian Output. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiki Tsuchiya
  • 学会等名: International Symposium on Biological Rhythms ~20 years since Discovery of Mammalian Clock Genes~
  • 国際学会