| 研究課題/領域番号 |
22K19297
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
塩田 倫史 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00374950)
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| 研究分担者 |
西原 秀典 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (10450727)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | グアニン四重鎖 / RNA高次構造 / 神経機能 / 脳機能 / ヘテロクロマチン / 神経疾患 / 核酸高次構造 / レトロトランスポゾン / 進化 / 病態 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
これまで「ヒトがヒトであるための本質的なゲノムの特徴」は捉えることができていない。トランスポゾンは遺伝子間領域における割合が最も高いことから、脳におけるトランスポゾン機能の解明は「ゲノムと個性」の解明に繋がる可能性がある。また、 グアニン四重鎖（G4）構造を含めた核酸高次構造の研究は、これまで核酸化学分野を中心に研究がなされてきたが、生物における機能的役割は未解明な点が多い。本研究は、未解明である G4 構造の「生理学的意義」にフォーカスすることで異分野融合研究を推進し、新たな研究領域を開拓できる。
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| 研究成果の概要 |
グアニン四重鎖構造(G4)は、グアニンが豊富なDNAおよびRNAで形成される核酸高次構造体である。本研究では、マウス初代培養神経細胞におけるG4-ChIP-Seq解析を行った。結果としてマウス神経細胞におけるG4は遺伝子のプロモーター領域で多く検出された。加えて、G4はヘテロクロマチン領域にも多く局在した。さらなる詳細な解析の結果、神経細胞のヘテロクロマチン領域におけるG4は、長鎖散在反復配列LINE領域、特に転移活性を持つLINE1で形成されることを明らかにした。LINE1の in vitro 逆転写反応を行いG4有無による逆転写産物DNA量を測定したところG4により逆転写反応が阻害された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究のG4DNAプロファイリングの新技術には利点がある。従来のCUT＆Tag法を用いた超音波処理によるG4DNAの構造的損傷を回避でき、細胞内発現に最適化されたプローブを使用して生細胞内の内因性G4DNAを検出することが可能となった。この分析によりマウス培養神経細胞におけるG4DNAシグナルはプロモーター領域で高度に濃縮されていることを示した。さらにG4DNAはヘテロクロマチン、特にLINE1で有意な濃縮を示した。これまでの報告ではLINE1転移は神経前駆細胞で高頻度に観察されることから脳の多様性との関与が指摘されている。今後G4がLINE1転移を介して脳の多様性を制御する可能性を追求する。
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