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哺乳類の転移因子がもたらした形態形成遺伝子の発現制御システムの探索

研究課題

研究課題/領域番号 17K19424
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 多様性生物学、人類学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

西原 秀典  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (10450727)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード転移因子 / 哺乳類 / 乳腺 / 発現制御 / レトロポゾン / 発現制御システム / 進化
研究成果の概要

本研究は、転移因子レトロポゾンによって様々なタンパク質の結合サイトが拡散増幅され哺乳類の形態進化に関与するシス制御配列が増大したことを明らかにした。特に乳腺形成に必須な転写活性化因子が結合するエンハンサーのうち3分の1が転移因子に由来したこと、またそれらが真獣類の祖先および真猿類の祖先における転移因子の増幅によって生じたことが明らかになった。これによりレトロポゾンによる転写活性化因子の結合サイトの拡大が哺乳類共通の形態進化に深く寄与したことが明らかになった。この研究を通し、大規模な遺伝子制御機構の進化には転移因子が多大な影響を及ぼしてきたことが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般に転写活性化因子の結合サイトの新規獲得は単純な塩基置換の蓄積で説明されることが多い。転移因子がゲノム中で数万コピーもの結合サイトを増幅する可能性は以前から指摘されていたが、生物進化におけるその寄与の程度は分かっていなかった。今回その割合とともに哺乳類共通の形態進化に関わるシス調節配列の増大に寄与したことを初めて明らかにした。これにより発現調節ネットワークの改変とそれに伴う形態進化には従来考えられてきたような塩基置換だけでなく転移因子の増幅が深く関係することが明らかになり、今後転移因子の存在意義と生物進化における影響を再考する上で極めて重要な知見となった。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Maelstrom functions in the production of Siwi-piRISC capable of regulating transposons in Bombyx germ cells2022

    • 著者名/発表者名
      Namba Yurika、Iwasaki Yuka W.、Nishida Kazumichi M.、Nishihara Hidenori、Sumiyoshi Tetsutaro、Siomi Mikiko C.
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 号: 3 ページ: 103914-103914

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.103914

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Replacement of owl monkey centromere satellite by a newly evolved variant was a recent and rapid process2021

    • 著者名/発表者名
      Nishihara Hidenori、Stanyon Roscoe、Tanabe Hideyuki、Koga Akihiko
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 26 号: 12 ページ: 979-986

    • DOI

      10.1111/gtc.12898

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hamster PIWI proteins bind to piRNAs with stage-specific size variations during oocyte maturation2021

    • 著者名/発表者名
      Ishino Kyoko、Hasuwa Hidetoshi、Yoshimura Jun、Iwasaki Yuka W、Nishihara Hidenori、Seki Naomi M、Hirano Takamasa、Tsuchiya Marie、Ishizaki Hinako、Masuda Harumi、Kuramoto Tae、Saito Kuniaki、Sakakibara Yasubumi、Toyoda Atsushi、Itoh Takehiko、Siomi Mikiko C、Morishita Shinichi、Siomi Haruhiko
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 49 号: 5 ページ: 2700-2720

    • DOI

      10.1093/nar/gkab059

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transposable elements as genetic accelerators of evolution: contribution to genome size, gene regulatory network rewiring and morphological innovation2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Nishihara
    • 雑誌名

      Genes & Genetic Systems

      巻: 94 号: 6 ページ: 269-281

    • DOI

      10.1266/ggs.19-00029

    • NAID

      130007791989

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • 年月日
      2019-12-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Retrotransposons spread potential cis-regulatory elements during mammary gland evolution2019

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Nishihara
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 47 ページ: 11551-11562

    • DOI

      10.1093/nar/gkz1003

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 哺乳類の転移因子とゲノム進化研究2019

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 雑誌名

      遺伝子医学

      巻: 9 ページ: 143-149

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Evolutionary Origin of OwlRep, a Megasatellite DNA Associated with Adaptation of Owl Monkeys to Nocturnal Lifestyle2017

    • 著者名/発表者名
      Nishihara Hidenori、Stanyon Roscoe、Kusumi Junko、Hirai Hirohisa、Koga Akihiko
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 10 号: 1 ページ: 157-165

    • DOI

      10.1093/gbe/evx281

    • NAID

      120006469173

    • 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
  • [学会発表] レトロトランスポゾンが関与した乳腺形成に関わる調節配列の多様化2019

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レトロトランスポジションが介在したエンハンサーの断続的多様化2019

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 学会等名
      日本遺伝学会第91回大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 転移因子が寄与した哺乳類の乳腺形成に関わるシス調節ネットワークの進化2018

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 学会等名
      遺伝研研究集会「転移因子と宿主の相互作用による生命機能と進化」
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] レトロトランスポゾンがもたらしたシス調節配列の拡大と哺乳類の乳腺進化2018

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 学会等名
      Tokyo Vertebrate Morphology Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Retrotransposons spread potential cis‐regulatory elements during mammary gland evolution2018

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Nishihara
    • 学会等名
      SMBE Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Transposable elements spread potential cis‐regulatory sources for mammary gland evolution2017

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Nishihara
    • 学会等名
      FASEB meeting "Mobile DNA in Mammalian Genomes"
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] レトロトランスポゾンの増幅がもたらしたシス制御システムの多様性2017

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 学会等名
      日本進化学会第19回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] シス制御システムの進化をもたらした転移因子の重要性2017

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 学会等名
      日本遺伝学会第89回大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 転移因子レトロトランスポゾンが拡大させたシス制御配列の多様性2017

    • 著者名/発表者名
      西原秀典
    • 学会等名
      ConBio2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2023-01-30  

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