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配列特異的DNAメチル化酵素によるエピゲノム工学:合成生物学・ゲノム工学の拡張へ

公募研究

研究領域動的・多要素な生体分子ネットワークを理解するための合成生物学の基盤構築
研究課題/領域番号 24119503
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 複合領域
研究機関東京大学

研究代表者

古田 芳一  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特任助教 (40613667)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2013年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2012年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードDNAメチル化 / 制限修飾系 / メチローム / PacBioシークエンサー / DNAメチル化多様化メカニズム / トランスクリプトーム
研究概要

本研究は、ドメイン配列が移動することによってメチル化標的配列を多様化するメカニズムを応用し、望みの認識配列を持つメチル化酵素を創出し、ゲノム中のメチル化分布を自由に作り出す「エピゲノム工学」を確立することが目的である。これまでの遺伝子制御ネットワーク解析を拡大し、ゲノム工学産物に多様なトランスクリプトーム状態を実現し、合成生物学の強力なツールとしての活用が期待できる。本年度は実施計画として、(C)メチル化配列の変化によるトランスクリプトーム変化の測定、(D)メチル化の導入による合成生物学実験系の拡張、を実施した。
(C)メチル化配列の変化によるトランスクリプトーム変化の測定について、I型配列認識遺伝子を一つ欠損させた株を作成し、野生型とトランスクリプトーム比較解析を行った。4つの遺伝子が制御されていることがわかり、I型制限修飾系によるメチル化も遺伝子制御を行いうることを示した。昨年度の解析結果と合わせ、ピロリ菌は株によってメチル化状態がゲノム全体にわたって多様であること、そのメチル化の多様化によりトランスクリプトームを変化させ、適応進化を行っていることを支持する結果となり、論文を出版した。(D)メチル化の導入による合成生物学実験系の拡張について、既知のメチル化酵素遺伝子を大腸菌に導入することで、DNAメチル化の表現型への影響について解析を行った。複数のメチル化についてトランスクリプトームを大きく変化させること、表現系に影響を与えることを確認した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Methylome diversification through changes in DNA methyltransferase sequence specificity.2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Furuta, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko F. Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Mitsuyasu Hasebe, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      PLoS Genetics

      巻: 10(4) 号: 4 ページ: e1004272-e1004272

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1004272

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chromosome painting in silico in a bacterial species reveals fine population structure2013

    • 著者名/発表者名
      Koji Yahara, Ynshikazu Furuta, Kenshiro Oshima, Masaru Yoshida, Takeshi Azuma, Masahira Hattori, Ikuo Uchiyama, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution

      巻: 30(6) 号: 6 ページ: 1454-64

    • DOI

      10.1093/molbev/mst055

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Movement of DNAsequence recognition domains between non-orthologous proteins2012

    • 著者名/発表者名
      Y Furuta, I Kobayashi
    • 雑誌名

      Nucleic AcidsRes

      巻: 40(18) 号: 18 ページ: 9218-9232

    • DOI

      10.1093/nar/gks681

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mobility of DNA sequence recognition domains in DNA methyltransferases suggests epigenetics-driven adaptive evolution.2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Furuta, Ichizo Kobayashi
    • 雑誌名

      Mobile Genetic Elements

      巻: 2(6) 号: 6 ページ: 292-296

    • DOI

      10.4161/mge.23371

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] PacBio RSを用いたピロリ菌メチロームの種内比較解析2014

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、南波宏枝、柴田朋子、西山智明、重信秀治、鈴木穣、菅野純夫、長谷部光泰、小林一三
    • 学会等名
      第8回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      東京農業大学、東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Methylome diversification through changes in the sequence specificity of DNA methyltransferases2014

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、小林一三
    • 学会等名
      第87回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      タワーホール船堀、東京都
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DNAメチル化系の認識配列変換によるメチローム多様化:種内複数株でのメチローム解読からの証拠2013

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、南波宏枝、柴田朋子、西山智明、重信秀治、鈴木穣、菅野純夫、長谷部光泰、小林一三
    • 学会等名
      日本進化学会第15回大会
    • 発表場所
      筑波大学、茨城県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 一分子リアルタイム(SMRT)シークエンシングによるメチローム解読と「エピジェネティクス駆動進化」仮説2013

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、南波宏枝、柴田朋子、西山智明、重信秀治、鈴木穣、菅野純夫、長谷部光泰、小林一三
    • 学会等名
      日本遺伝学会第85回大会
    • 発表場所
      慶應義塾大学、神奈川県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DNAメチル化系の認識配列変換によるメチローム多様化:種内複数株でのメチローム解読からの証拠2013

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、南波宏枝、柴田朋子、西山智明、重信秀治、鈴木穣、菅野純夫、長谷部光泰、小林一三
    • 学会等名
      第36回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、兵庫県
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] DNA配列認識ドメインの非オーソロガス遺伝子間の移動2013

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、小林一三
    • 学会等名
      第86回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] DNA配列認識ドメインの非オーソロガス遺伝子間の移動2013

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、小林一三
    • 学会等名
      第7回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      長浜バイオ大学、滋賀県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Epigenome evolution―Two mechanisms in alteration of DNA sequence recognition domains in restriction-modification systems.2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Furuta, Ichizo Kobayashi
    • 学会等名
      Bacteria, Archaea & Phages
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor, New York, US
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] DNA配列認識ドメインの非オーソロガス遺伝子間の移動2012

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、小林一三
    • 学会等名
      第35回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      マリンメッセ福岡、福岡県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ピロリ菌CagA発がんタンパクのDNA組換えによる進化2012

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、小林一三
    • 学会等名
      第18回日本ヘリコバクター学会学術集会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター、岡山県
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Restriction-Modification Systems as Mobile Epigenetic Elements (in Bacterial Integrative Mobile Genetic Elements)2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshikazu Furuta and Ichizo Kobayashi
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      Landes Bioscience
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] DNAメチル化酵素多様化についての研究成果が掲載されました。

    • URL

      http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/2012/07/nucleic-acids-research.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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