| 研究課題/領域番号 |
22K15084
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分43050:ゲノム生物学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
大石 裕晃 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (70912434)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | アレルの区別 / 転写の不均一性 / 粘性 / ゲノムインプリンティング / アレル特異的DNA検出法 / 空間オミクス / DNAメチル化差異 / クロマチン構造変化 / リピート配列 / 新生RNA / mRNA / RNA-seqFISH / インプリント遺伝子の転写動態 / 転写バースト / ゲノム刷り込み / ライブイメージング / 高次ゲノム構造 / 多様性 / DNAメチル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゲノムインプリンティングは、父・母由来のエピジェネティックな情報の差に起因した片親性の遺伝子発現を示す現象である。しかしながら、インプリンティング研究の多くが細胞集団や特定の時間軸での研究に基づいているため、個々の細胞レベルでどのようにしてアレル特異的な遺伝子発現を調節しているのか、その詳細は不明である。この課題を解決するために、複数のゲノム領域と遺伝子発現を同時可視化する連続蛍光イメージング法および申請者らが開発した生細胞における遺伝子座・転写同時可視化法を用いて、時空間的なインプリンティング制御機構の詳細を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
ゲノムインプリンティングにおけるアレル間転写制御機構の解明を目的とし、空間オミクス技術を用いた解析を実施した。ゲノムインプリンティング遺伝子群の新生RNAレベルを評価した結果、細胞間における発現の多様性が認められた。さらに、アレルの識別を可能とするため、反復配列を標的とする新規アレル特異的DNA検出法を開発した。異なるマウス系統由来の胚性幹細胞を用いて本プローブの検証を行い、片アレルに特異的な染色を確認した。また、空間オミクス解析を応用することにより、遺伝子の非転写時において、ゲノム領域では従来の予想に反しクロマチンが弛緩し、それに伴い物理的環境の粘性が低下するという現象を初めて明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、インプリント遺伝子における転写の不均一性を観察し、厳密な転写動態制御の存在を示唆した。また、反復配列を標的とする新規アレル特異的DNA検出法を開発し、異なるマウス系統由来の胚性幹細胞で片方のアレル特異的染色に成功した。さらに、遺伝子非転写時に局所ゲノム領域でクロマチン弛緩と粘性低下が生じることを初めて明らかにした。学術的には、同一細胞内での対立遺伝子間差異の可視化技術として、エピジェネティクス研究に大きく貢献する。社会的には、ベックウィズ・ヴィーデマン症候群などのインプリント異常疾患のメカニズム解明に寄与し、将来的な診断・治療法開発や生殖・再生医療の発展につながる可能性を持つ。
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