クロマチン構造とＤＮＡメチル化が誘導する進化

• 研究課題/領域番号: 23241058
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 森下 真一 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (90292854)
• 研究分担者: 武田 洋幸 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (80179647) ; 橋本 真一 金沢大学, 医学系, 特任教授 (00313099)
• 研究期間 (年度): 2011-05-31 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 38,220千円 (直接経費: 29,400千円、間接経費: 8,820千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2011年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
• キーワード: DNAメチル化 / 塩基置換 / 進化 / 近交系 / ヒトゲノム / メダカゲノム / ゲノム

研究概要

ゲノムの多様性は主として自然選択説と中立説から解釈されてきた。これらの説を補う第三の視点として、クロマチン構造およびDNAメチル化が多様性にあたえる影響を本研究では分析した。その結果、低DNAメチル化にあるCpG の周辺では１塩基変異率が有意に低くなることがわかった。さらに転写開始点下流においてヌクレオソームが存在する場所では１塩基変異率が有意に高くなる。一方、存在しないリンカー領域では挿入削除率が有意に高くなることがわかった。このようにクロマチン構造およびDNAメチル化が進化や多様性に与える影響が初めて明らかにされた。

研究成果

• [雑誌論文] A simple but powerful heuristic method for accelerating k-means clustering of large-scale data in life science (2014)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Ichikawa and Shinichi Morishita
  • 雑誌名: IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics(TCBB) 巻: (印刷中) 号: 4 ページ: 681-692
  • DOI: 10.1109/tcbb.2014.2306200
  • 査読あり
• [雑誌論文] The transcription start site landscape of C. elegans (2013)
  • 著者名/発表者名: Saito TL, Hashimoto S, Gu SG, Morton JJ, Stadler M, Blumenthal T, Fire A, Morishita S
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 23(8) 号: 8 ページ: 1348-61
  • DOI: 10.1101/gr.151571.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Segmental duplications in the silkworm genome (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhao Q, Zhu Z, Kasahara M, Morishita S, Zhang Z
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 14(1) 号: 1 ページ: 521-521
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparing the Human and Fish Genomes (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakatani Y, Qu W, Morishita S
  • 雑誌名: In : eLS 2013, John Wiley & Sons Ltd 巻: (電子出版のためページ番号無し)
  • DOI: 10.1002/9780470015902.a0021004.pub2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordinated Changes in DNA Methylation in Antigen-Specific Memory CD4 T Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto S, Ogoshi K, Sasaki A, Abe J, Qu W, Nakatani Y, Ahsan B, Oshima K, Shand FH, Ametani A, Suzuki Y, Kaneko S, Wada T, Hattori M, Sugano S,Morishita S, Matsushima K
  • 雑誌名: J Immunol 巻: 190 号: 8 ページ: 4076-4091
  • DOI: 10.4049/jimmunol.1202267
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATF6α/β-mediated adjustment of ER chaperone levels is essential for development of the notochord in medaka fish. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, T.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 24(9) ページ: 1387-1395
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide genetic variations are highly correlated with proximal DNA methylation patterns (2012)
  • 著者名/発表者名: Qu W, Hashimoto S, Shimada A, Nakatani Y, Ichikawa K, Saito TL, Ogoshi K, Matsushima K, Suzuki Y, Sugano S, Takeda H, Morishita S.
  • 雑誌名: Genome Res 巻: 22 号: 8 ページ: 1419-1425
  • DOI: 10.1101/gr.140236.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extremely slow rate of evolution in the HOX cluster revealed by comparison between Tanzanian and Indonesian coelacanths. (2012)
  • 著者名/発表者名: Higasa K, Nikaido M, Saito TL, Yoshimura J, Suzuki Y, Suzuki H, Nishihara H, Aibara M, Ngatunga BP, Kalombo HW, Sugano S, Morishita S, Okada N.
  • 雑誌名: Gene 巻: 505 号: 2 ページ: 324-332
  • DOI: 10.1016/j.gene.2012.05.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] The medaka zic1/zic4 mutant provides molecular insights into teleost caudal fin evolution. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuuta Moriyama
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 21 号: 7 ページ: 601-607
  • DOI: 10.1016/j.cub.2012.01.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide profiling of DNA methylation in human cancer cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Katsumi Ogoshi, et al
  • 雑誌名: Genomics 巻: 98 号: 4 ページ: 280-287
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2011.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide profiling of DNA methylation in human cancer cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Ogoshi K., et al.
  • 雑誌名: Genomics 巻: 98 ページ: 280-287
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide characterization of transcriptional start sites in humans by integrative transcriptome analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, R., et al.
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 21 ページ: 775-789
  • 査読あり
• [学会発表] Estimating unmethylated DNA blocks in vertebrates by SMRT Sequencing (2013)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Y
  • 学会等名: Advanced in Genome Biology and Technology, 2013
  • 発表場所: Florida, USA
• [学会発表] Epigenetic Inheritance and Regulation in Whole Genome Duplication (2013)
  • 著者名/発表者名: Qu, W.
  • 学会等名: Advanced in Genome Biology and Technology, 2013
  • 発表場所: Florida, USA
• [備考] 効率的クラスタリングアルゴリズム k-means Clustering for Pearson correlation
  • URL: http://mlab.cb.k.u-tokyo.ac.jp/?ichikawa/boostKCP/
• [備考] 線虫の転写開始点データベース WormTSS:The Primary Transcriptome of C. elegans
  • URL: http://wormtss.utgenome.org/browser
• [備考] メダカゲノムのDNA メチル化情報データベース Medaka Methylome Browser
  • URL: http://utgenome.org/methylome/
• [備考] k-means Clustering for Pearson correlation
  • URL: http://mlab.cb.k.u-tokyo.ac.jp/~ichikawa/boostKCP/
• [備考] WormTSS:The Primary Transcriptome of C. elegans
  • URL: http://wormtss.utgenome.org/browser/
• [備考] Medaka Methylome Browser
  • URL: http://utgenome.org/methylome/