• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

パラログ遺伝子サブ機能化進化仮説のエンハンサー移植実験による検証

研究課題

研究課題/領域番号 21H02543
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分45020:進化生物学関連
研究機関名古屋大学 (2022-2023)
国立研究開発法人理化学研究所 (2021)

研究代表者

隅山 健太  名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (00370114)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード発現制御進化 / ゲノム編集 / cis-element / Dlx遺伝子群 / エンハンサーノックイン / エンハンサー / 進化 / Dlx遺伝子 / パラログ遺伝子 / 発生進化 / subfunctionalization / evolution / cis-regulatory elements / distal enhancer / genome-editing
研究開始時の研究の概要

本研究計画では、パラログ遺伝子サブ機能の性質をシス因子から明らかにするため、共通祖先型からパラログへの機能分割進化がどのように可能となったのか、エンハンサーサブ機能が独立機能単位としてゲノム中で機能統合や分割が可能であるのかの実験的検証を目的とする。ゲノム編集ツールによるマウス遺伝子工学を用いて、スーパーエンハンサーモデルから推定した機能領域を改変することでパラログ間でサブ機能シス因子を移植する実験を行い、パラログ間でのサブ機能の移転が実現可能であるか、形態発生等の形質が制御可能であるかを検証する。これによりシス調節因子駆動型の形態発生進化のメカニズムを理解することを目指す。

研究成果の概要

ゲノム編集によりDlx5-6遺伝子クラスターの鰓弓エンハンサーを欠損させたマウスでは下顎が上顎化する表現型が観察された。これによりDlx56鰓弓エンハンサーは下顎の発達に必須の役割を持っていることが明らかとなった。またDlx3-4クラスターへのDlx56鰓弓エンハンサーノックインにより、Dlx3発現量が2倍程度上昇することが確認された。Dlx56鰓弓エンハンサー欠損マウスとDlx56鰓弓エンハンサーをDlx3-4遺伝子クラスターにノックインしたマウスの交配を行い、両ホモ接合のマウスを得た。このマウスでは下顎が上顎化するDlx5-6鰓弓エンハンサー欠損マウスの表現型がレスキューされた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

エンハンサーのノックインにより、内在性遺伝子の既存エンハンサー機能に影響を与えることなく、新しいエンハンサー機能を遺伝子に追加することが可能であることを示すことができた。このことにより複数の異種エンハンサーを一遺伝子に統合することが可能であるということを明らかにした。エンハンサーを移植するというこの手法は、エンハンサー主導の進化メカニズムの理解に役立つだけでなく、家畜などの有用動物の開発や、ヒトの遺伝子治療などに応用できる可能性がある。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Circadian ribosome profiling reveals a role for the <i>Period2</i> upstream open reading frame in sleep2023

    • 著者名/発表者名
      Millius Arthur、Yamada Rikuhiro G.、Fujishima Hiroshi、Maeda Kazuhiko、Standley Daron M.、Sumiyama Kenta、Perrin Dimitri、Ueda Hiroki R.
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 120 号: 40

    • DOI

      10.1073/pnas.2214636120

    • 関連する報告書
      2023 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] Generation of transgenic mice expressing a FRET biosensor, SMART, that responds to necroptosis2022

    • 著者名/発表者名
      Murai Shin、Takakura Kanako、Sumiyama Kenta、Moriwaki Kenta、Terai Kenta、Komazawa-Sakon Sachiko、Seki Takao、Yamaguchi Yoshifumi、Mikami Tetuo、Araki Kimi、Ohmuraya Masaki、Matsuda Michiyuki、Nakano Hiroyasu
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 1331-1331

    • DOI

      10.1038/s42003-022-04300-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Distinct phosphorylation states of mammalian CaMKIIβ control the induction and maintenance of sleep2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Tone, Koji L Ode, Qianhui Zhang, Hiroshi Fujishima, Rikuhiro G Yamada, et al.
    • 雑誌名

      PLOS Biology

      巻: 20 号: 10 ページ: 3001813-3001813

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3001813

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional visualization of NK cell-mediated killing of metastatic single tumor cells2022

    • 著者名/発表者名
      Ichise Hiroshi、Tsukamoto Shoko、Hirashima Tsuyoshi、Konishi Yoshinobu、Oki Choji、Tsukiji Shinya、Iwano Satoshi、Miyawaki Atsushi、Sumiyama Kenta、Terai Kenta、Matsuda Michiyuki
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11

    • DOI

      10.7554/elife.76269

    • NAID

      120007191378

    • 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] Two‐photon AMPK and ATP imaging reveals the bias between rods and cones in glycolysis utility2021

    • 著者名/発表者名
      He Jiazhou、Yamamoto Masamichi、Sumiyama Kenta、Konagaya Yumi、Terai Kenta、Matsuda Michiyuki、Sato Shinya
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 35 号: 9

    • DOI

      10.1096/fj.202101121r

    • 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
  • [学会発表] Dlx5-6 遺伝子機能欠損により引き起こされる下顎ホメオティック変異は、Dlx3-4 遺伝子の異所的発現によりレスキュー可能である2023

    • 著者名/発表者名
      隅山 健太
    • 学会等名
      第33回モロシヌス研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] エンハンサー欠損による鋤鼻器のDlx3-4 コンディショナルノックアウトマウスの開発2023

    • 著者名/発表者名
      田邉 彰, 隅山 健太
    • 学会等名
      日本遺伝学会第95回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Conditional gene knockout by enhancer cluster elimination in the Dlx3-4 bigene system2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Tanave, Kenta Sumiyama
    • 学会等名
      36th International Mammalian Genome Conference (IMGC2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 筋細胞の融合にかかわる内在性レトロウイルス由来の新規遺伝子2022

    • 著者名/発表者名
      上田真保子, 小野悠介, 隅山健太, 三橋里美, 三橋弘明, 中川草
    • 学会等名
      日本進化学会大会第24回沼津大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類Dlx5-6遺伝子クラスターの転写制御機構と進化2022

    • 著者名/発表者名
      隅山健太、田邉彰
    • 学会等名
      日本進化学会大会第24回沼津大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 脊椎動物祖先まで遡る起源の古いcis-element機能の哺乳類個体でのin vivo 定量評価2021

    • 著者名/発表者名
      隅山 健太、田邉 彰
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 頭顔面形態発生を司るDlx遺伝子の発現調節機構とその進化2021

    • 著者名/発表者名
      隅山 健太
    • 学会等名
      広島大学医学系研究科・発生・発達・成長期医療研究グループ会議
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 図解 人類の進化 猿人から原人、旧人、現生人類へ2021

    • 著者名/発表者名
      斎藤 成也、海部 陽介、米田 穣、隅山 健太
    • 総ページ数
      272
    • 出版者
      講談社
    • ISBN
      9784065261361
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi