真核細胞における遺伝子発現ノイズの制御機構

• 研究課題/領域番号: 26650055
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生物物理学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 谷口 雄一 国立研究開発法人理化学研究所, 生命システム研究センター, ユニットリーダー (90556276)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: １分子・１細胞生物学 / 生物物理学 / システム生物学 / 超高感度顕微鏡技術 / 微細加工技術 / 生命反応の物理

研究成果の概要

遺伝子発現は確率的反応過程であり、例え遺伝子レベルで同等な細胞が多数存在する場合でも、それぞれの細胞で行われる遺伝子発現の量にはばらつきが生じる。本研究では、真核細胞（出芽酵母）における遺伝子発現の諸過程を１分子レベルで追跡する手法を確立し、真核細胞特有の遺伝子発現ノイズの制御メカニズムの解析を行った。その結果、mRNAからタンパク質を生み出す翻訳の過程がノイズを生み出す主な要因になっていることが分かってきた。

研究成果

• [国際共同研究] デラウェア大学(米国)
• [雑誌論文] Genome-wide analysis on protein and mRNA copy numbers in single Escherichia coli cells with single-molecule sensitivity (2015)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi, Y.
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 1346 ページ: 55-67
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-2987-0_5
  • ISBN: 9781493929863, 9781493929870
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] １分子蛍光顕微鏡による１細胞内遺伝子発現の可視化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 50 ページ: 81-85
  • NAID: 130007701769
  • 査読あり
• [雑誌論文] １細胞遺伝子発現動態のゲノムワイド解析とモデル化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 34 ページ: 251-257
• [雑誌論文] 細菌の意思決定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 雑誌名: パリティ 巻: 29 ページ: 12-21
  • NAID: 40020199990
• [雑誌論文] １細胞遺伝子発現解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 雑誌名: 生体の化学 巻: 65 ページ: 410-411
• [雑誌論文] Protein expression analyses at the single cell level (2014)
  • 著者名/発表者名: Ohno, M., Karagiannis, P., Taniguchi, Y.
  • 雑誌名: Molecules 巻: 19 号: 9 ページ: 13932-13947
  • DOI: 10.3390/molecules190913932
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 超高解像度３次元ゲノム構造解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: よこはまNMR研究会
  • 発表場所: 理化学研究所（横浜市）
  • 招待講演
• [学会発表] １細胞内オミックス動態のモデル化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 生命動態の分子メカニズムと数理シンポジウム
  • 発表場所: シェラトンホテル広島（広島市）
  • 年月日: 2016-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] １細胞内多階層オミックス動態の連関性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 大阪大学・生命機能数理モデル検討会
  • 発表場所: 大阪大学（吹田市）
  • 年月日: 2016-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] Towards understanding the linkage between multiple omics layers (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: International Conference on Single Cell Research 2016
  • 発表場所: 東京大学（文京区）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-resolution 3D chromosome structure analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: CDBリトリート
  • 発表場所: 南淡路ロイヤルホテル（神戸市）
  • 招待講演
• [学会発表] Genome-wide analysis of nucleosome-level 3D chromatin structure (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 横浜理研セミナー
  • 発表場所: 理化学研究所（横浜市）
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞の個性を定量化する～自動化イメージング装置を用いた細胞個性の網羅的評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 山口大学助教会セミナー
  • 発表場所: 山口大学（宇部市）
  • 招待講演
• [学会発表] 単一細胞における１分子レベルでのmRNA・タンパク質発現ゆらぎの動態観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] １細胞内多階層オミックス動態の連関性の解明に向けて (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: RCAST計測・計算・生命科学ワークショップ
  • 発表場所: 東京大学（目黒区）
  • 年月日: 2015-08-07
  • 招待講演
• [学会発表] ライトシート顕微鏡による１分子遺伝子発現イメージング (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: QBiC-CDB Quantitative Developmental Biology Workshop
  • 発表場所: 理化学研究所（吹田市）
  • 年月日: 2015-04-14
  • 招待講演
• [学会発表] 一細胞遺伝子発現動態のゲノムワイド解析とモデル化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 物性談話会
  • 発表場所: 名古屋大学(名古屋市）
  • 年月日: 2015-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] 単一大腸菌細胞における遺伝子発現のゆらぎ・ばらつきの定量化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会超微形態解析研究部会主催研究会
  • 発表場所: 帝京平成大学（豊島区）
  • 年月日: 2014-11-22
  • 招待講演
• [学会発表] 全ゲノムスケールでの遺伝子発現ノイズ・動態の１分子レベルでの定量化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 学会等名: 第87回日本生化学会年会
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都市）
  • 年月日: 2014-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] Mining genome-wide datasets of single-cell gene expressions at single-molecule resolution (2014)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi, Y.
  • 学会等名: 52th Annual Meeting of the Biophysical Society of Japan
  • 発表場所: Sapporo convention center (Sapporo, Japan)
  • 年月日: 2014-09-27
  • 招待講演
• [図書] 少数性生物学（第13章 少数により成り立つ細胞社会） (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 日本評論社
• [図書] １分子ナノバイオ計測（野地博行著） １３章：転写翻訳１細胞定量測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷口雄一
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: 化学同人
• [産業財産権] Microscope, focusing unit, fluid holding unit, and optical unit (2014)
  • 発明者名: Taniguchi, Y., Nishimura, K.
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-04-03
  • 外国