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ゲノム刷り込み機構の機能的多様性を明らかにする種間インプリントーム比較解析

研究課題

研究課題/領域番号 23K21282
補助金の研究課題番号 21H02382 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分42030:動物生命科学関連
研究機関奈良県立医科大学

研究代表者

小林 久人  奈良県立医科大学, 医学部, 准教授 (70632727)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2024年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワードゲノム刷り込み / エピゲノム / DNAメチル化 / 種間比較 / 胎盤 / 胚発生 / ラット / ウサギ
研究開始時の研究の概要

ラット・ウサギ・霊長動物の包括的な生殖エピゲノムおよびゲノム刷り込み機構の解明を目指す。各動物種のインプリントーム(刷り込みを受ける遺伝子座・領域の全容)比較により、種特異的なインプリント遺伝子の同定とそれらの生物学的意義を明らかにし、種多様性をもたらすゲノム的要因の特定を目標とする

研究実績の概要

ネズミ目間の刷り込み(インプリント)遺伝子の全容を明らかにするため、ラット(BN×WKY/NCrlおよびBN×F344/N交雑)およびマウス(C57BL/6N×JF1交雑)の二系統交雑F1ハイブリット原腸胚より胚盤葉上層(エピブラスト)と胎盤外円錐(胚体外組織の一部)をそれぞれ単離し、父・母由来を区別化した対立遺伝子(アレル)特異的なトランスクリプトーム・DNAメチローム解析を実行した。作製したラット・マウスのインプリント遺伝子全容(インプリントーム)マップの比較により、ラット・マウス間でよく保存されたインプリント遺伝子を複数同定するとともに、ラット特異的にインプリントを受ける8遺伝子を同定した。これらの遺伝子はすべて胚体外組織特異的に父由来アレル特異的な発現を示すことから、進化の過程における刷り込み機構の胎盤での機能的多様性との関わりを彷彿させるものであった。また卵子のエピゲノム解析および胎盤外円錐のDNAメチローム解析結果より、これらの新規インプリント遺伝子は卵子のヒストン修飾H3K27me3の制御下(non-canonical imprinting)にあることが明らかとなった。このように、世界初のラットインプリントーム解析により、ネズミ目間のインプリンティングの保存性と多様性を明らかにし、特に多様性についてはゲノムおよび卵子エピゲノムの種間差に起因することが示された。これらの成果はゲノムワイドなインプリント遺伝子の解析を現時点で明らかにされているマウス・ラット・ハムスターなどをまとめ、論文として発表した(Richard Albert J et al., Genome Biology 2023)。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

採択より3年間の間に、齧歯類(マウス、ラット、ハムスターなど)におけるインプリント遺伝子についてまとめた総説論文(Kobayashi H, Front. Cell. Dev. Biol. 2021)、共同研究でトランスクリプトーム解析を担当した、ラットの試験管内生殖細胞再構築系の確立についての論文(Oikawa M et al., Science 2022)、ラットのインプリントームマップ解析結果の論文(Richard Albert J et al., Genome Biology 2023)が掲載されるなど、ラットをベースとした種横断的な解析が高く評価されている。現在、ウサギのインプリントーム解析および生殖細胞のエピゲノム解析に取り組んでいる。

今後の研究の推進方策

現在、ラットに引き続き、ハイブリッドウサギのアレル特異的なトランスクリプトーム・DNAメチローム解析を進めている。さらにウサギ卵子のエピゲノム解析を合わせて、ウサギのインプリントームマップを作成し、エピゲノムの相違点とインプリント遺伝子との関わりについて調査する。また、霊長動物の胎盤に加え、ウシ・ブタ・オポッサムなどの多様な哺乳動物の胚体外組織のトランスクリプトーム解析およびインプリント遺伝子のアレル特異的解析により、種特異的インプリント遺伝子の成立機序について調査する予定である。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 5件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] パリ・シテ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ブリティッシュコロンビア大学(カナダ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] パリ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Rat post-implantation epiblast-derived pluripotent stem cells produce functional germ cells2023

    • 著者名/発表者名
      Iwatsuki Kenyu、Oikawa Mami、Kobayashi Hisato、Penfold Christopher A.、Sanbo Makoto、Yamamoto Takuya、Hochi Shinichi、Kurimoto Kazuki、Hirabayashi Masumi、Kobayashi Toshihiro
    • 雑誌名

      Cell Reports Methods

      巻: 3 号: 8 ページ: 100542-100542

    • DOI

      10.1016/j.crmeth.2023.100542

    • 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] ADAD2 functions in spermiogenesis and piRNA biogenesis in mice2023

    • 著者名/発表者名
      Lu Yonggang、Nagamori Ippei、Kobayashi Hisato、Kojima‐Kita Kanako、Shirane Kenjiro、Chang Hsin‐Yi、Nishimura Toru、Koyano Takayuki、Yu Zhifeng、Castaneda Julio M.、Matsuyama Makoto、Kuramochi‐Miyagawa Satomi、Matzuk Martin M.、Ikawa Masahito
    • 雑誌名

      Andrology

      巻: 11 号: 4 ページ: 698-709

    • DOI

      10.1111/andr.13400

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 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] Conservation and divergence of canonical and non-canonical imprinting in murids2023

    • 著者名/発表者名
      Richard Albert Julien、Kobayashi Toshihiro、Inoue Azusa、Monteagudo-S?nchez Ana、Kumamoto Soichiro、Takashima Tomoya、Miura Asuka、Oikawa Mami、Miura Fumihito、Takada Shuji、Hirabayashi Masumi、Korthauer Keegan、Kurimoto Kazuki、Greenberg Maxim V. C.、Lorincz Matthew、Kobayashi Hisato
    • 雑誌名

      Genome Biology

      巻: 24 号: 1 ページ: 48-48

    • DOI

      10.1186/s13059-023-02869-1

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Upregulated Ribosomal Pathway Impairs Follicle Development in a Polycystic Ovary Syndrome Mouse Model: Differential Gene Expression Analysis of Oocytes2023

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi N, Osuka S, Kono T, Kobayashi H, Ikeda S, Bayasula B, Sonehara R, Murakami M, Yoshita S, Miyake N, Muraoka A, Kasahara Y, Murase T, Nakamura T, Goto M, Iwase A, Kajiyama H.
    • 雑誌名

      Reprod Sci

      巻: 30 号: 4 ページ: 1306-1315

    • DOI

      10.1007/s43032-022-01095-7

    • 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] Repeated translocation of a supergene underlying rapid sex chromosome turnover in <i>Takifugu</i> pufferfish2022

    • 著者名/発表者名
      Kabir Ahammad、Ieda Risa、Hosoya Sho、Fujikawa Daigaku、Atsumi Kazufumi、Tajima Shota、Nozawa Aoi、Koyama Takashi、Hirase Shotaro、Nakamura Osamu、Kadota Mitsutaka、Nishimura Osamu、Kuraku Shigehiro、Nakamura Yasukazu、Kobayashi Hisato、Toyoda Atsushi、Tasumi Satoshi、Kikuchi Kiyoshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 23 ページ: 1901-1909

    • DOI

      10.1073/pnas.2121469119

    • 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 primordial germ cell?like cells from pluripotent stem cells in rats2022

    • 著者名/発表者名
      Oikawa Mami、Kobayashi Hisato、Sanbo Makoto、Mizuno Naoaki、Iwatsuki Kenyu、Takashima Tomoya、Yamauchi Keiko、Yoshida Fumika、Yamamoto Takuya、Shinohara Takashi、Nakauchi Hiromitsu、Kurimoto Kazuki、Hirabayashi Masumi、Kobayashi Toshihiro
    • 雑誌名

      Science

      巻: 376 号: 6589 ページ: 176-179

    • DOI

      10.1126/science.abl4412

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Frond and Flower Development and Identification of FT and FD Genes From Duckweed Lemna aequinoctialis Nd2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Akiko、Taoka Ken-ichiro、Hosaka Aoi、Tanaka Keisuke、Kobayashi Hisato、Muranaka Tomoaki、Toyooka Kiminori、Oyama Tokitaka、Tsuji Hiroyuki
    • 雑誌名

      Frontiers in Plant Science

      巻: 12 ページ: 697206-697206

    • DOI

      10.3389/fpls.2021.697206

    • 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] Deciphering two rounds of cell lineage segregations during bovine preimplantation development2021

    • 著者名/発表者名
      Akizawa Hiroki, Saito Shun, Kohri Nanami, Furukawa Eri, Hayashi Yoshihiro, Bai Hanako, Nagano Masashi, Yanagawa Yojiro, Tsukahara Hayato, Takahashi Masashi, Kagawa Shinjiro, Kawahara‐Miki Ryouka, Kobayashi Hisato、Kono Tomohiro、Kawahara Manabu
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 35 号: 10

    • DOI

      10.1096/fj.202002762rr

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Canonical and Non-canonical Genomic Imprinting in Rodents2021

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Hisato
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9 ページ: 713878-713878

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.713878

    • 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] Dorso-ventral heterogeneity in tracheal basal stem cells.2021

    • 著者名/発表者名
      Tadokoro T, Tanaka K, Osakabe S, Kato M, Kobayashi H, Hogan BLM, Taniguchi H.
    • 雑誌名

      Biology Open

      巻: 10 号: 9

    • DOI

      10.1242/bio.058676

    • 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] Loop-mediated isothermal amplification (LAMP) and machine learning application for early pregnancy detection using bovine vaginal mucosal membrane2021

    • 著者名/発表者名
      Kunii Hiroki, Kubo Tomoaki, Asaoka Natsuki, Balboula Ahmed Z, Hamaguchi Yu, Shimasaki Tomoya, Bai Hanako, Kawahara Manabu, Kobayashi Hisato, Ogawa Hidehiko, Takahashi Masashi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 569 ページ: 179-186

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.07.015

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ZDBF2遺伝子刷り込みの起源を探るLTR介在型転写物の種間比較2023

    • 著者名/発表者名
      小林久人
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ZDBF2遺伝子刷り込みの起源を探るLTR介在型転写物の種間比較2023

    • 著者名/発表者名
      小林久人
    • 学会等名
      第116回日本繁殖生物学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マウス・ラット間におけるカノニカル・非カノニカル型刷り込み機構の保存性と多様性2022

    • 著者名/発表者名
      小林久人
    • 学会等名
      第45回 日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ラットのゲノムワイドなインプリントーム解析2022

    • 著者名/発表者名
      小林久人
    • 学会等名
      第115回 日本繁殖生物学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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