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2015 年度 実績報告書

トランスポゾンを用いた遺伝子トラップに基づく新しい生命科学研究の基盤創成

研究課題

研究課題/領域番号 15H02370
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

川上 浩一  国立遺伝学研究所, 個体遺伝研究系, 教授 (70195048)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードゲノム / 遺伝学 / 遺伝子 / 神経科学 / 発生・分化 / ゼブラフィッシュ / 器官形成
研究実績の概要

(1)ゼブラフィッシュにおいて、Gal4を組み込んだ遺伝子トラップ型トランスポゾンコンストラクトをゲノムにランダムに組み込ませ、細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュの大規模スクリーニングを実施し、新規に120系統を同定した。これらフィッシュ系統のサザンブロット解析、インバースPCR等分子生物学的解析を行うことにより、トランスポゾン挿入部位を決定した。これら発現パターン、ゲノム情報をデータベースzTrap上で閲覧・検索可能にした。
(2)上述のトランスジェニックフィッシュを用いて、以下の共同研究を実施した。神経細胞分化におけるニューレグリンーErbBシグナル経路の役割(京大瀬原博士)。側線神経細胞損傷後の修復過程の可視化(ドイツ Lopez-Schier博士)。神経軸索の枝分かれのメカニズムの解明(フランス Del Bene博士)。松果体の新規オプシン分子の機能解明(大阪市立大寺北博士)。糖尿病関連遺伝子FTO近傍のエンハンサー解析(オーストラリア Becker博士)。モヤモヤ病原因遺伝子の機能解析(京産大永田博士)。血管内皮細胞のカルシウムイメージング(国立循環器病研究センター望月博士)。脳脊髄液接触神経細胞の運動における役割(フランス脳脊髄研究所Wyart博士)。カルシウムシグナルデータの解析システムの開発(国立情報研北本博士)。これらの研究成果を英文論文9報として発表した。
(3)トランスジェニックフィッシュ349系統の成体の脳を解析し、脳の様々な領域でGal4を特異的に発現する系統を77系統同定することに成功した。また恐怖条件付け学習のアッセイシステムの構築に成功した。Gal4発現フィッシュ系統を用いて神経毒素を特異的な神経細胞に発現させ、それらの機能を阻害し行動解析実験を行うことにより、恐怖条件付け学習に必須な脳神経回路の同定に成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

(1)細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュを選別する大規模スクリーニングを実施し、新規に120系統を作製することができたから。(当初予定は100系統)
(2)国内外の研究者との共同研究の成果として査読付き英文論文9報を発表することができたから。またトランスポソンテクノロジーを哺乳動物細胞、ニワトリで用いた関連英文論文2報を発表することができたから。
(3)トランスジェニックフィッシュ系統349系統から、脳の様々な領域でGal4を特異的に発現するフィッシュ系統を77系統同定することに成功し、ゼブラフィッシュを用いて行動と機能的神経回路を研究するための基盤を構築することができたから。

今後の研究の推進方策

(1)モデル脊椎動物ゼブラフィッシュにおいて、Tol2を用いた遺伝子トラップコンストラクトをもつプラスミドDNAを、転移酵素mRNAとともに受精卵にインジェクションし、細胞・組織・器官特異的に改変型酵母転写因子Gal4FFを発現するトランスジェニックフィッシュを新規に樹立する研究を継続する。さらにこれらトランスジェニックフィッシュのサザンブロット解析、インバースPCRによるTol2挿入部位近傍のゲノムDNAの解析を進め挿入部位を決定する。これらの発現情報、遺伝子情報をとりこんだデータベースを整備・発展させる。
(2)細胞・組織・器官特異的にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュを基にした共同研究のさらなる展開・発展をはかる。連携研究者:石谷太(群馬大、脳、消化器官、Wntシグナル)、伊藤素行(千葉大、Notchシグナル、神経発生)、稲垣直之(奈良先端大、神経発生、軸索伸長)、小椋利彦(東北大、心臓形成)、川上厚志(東工大、ヒレの再生・形成)、瀬原敦子(京都大、筋肉・腱組織)、田村宏治(東北大、付属肢(ヒレ)の発生と再生)、東島眞一(岡崎統合バイオ、脊髄神経回路)、平田普三(青山学院大、運動システム)、弥益恭(埼玉大、脳原基の領域化と脳機能発達)、山本直行(名古屋大、感覚神経路)、日比正彦(名古屋大、小脳)、藤田深里(神奈川大、血管形成)、およびその他の国内外の研究者と共同研究を推進する。
(3)トランスジェニックゼブラフィッシュ系統を用いて、中枢神経系におけるGal4の発現パターン解析を継続して行い、特定の脳神経回路にGal4を発現するトランスジェニックフィッシュ系統の同定を推進する。これらを基にして、神経細胞の活動の可視化、機能阻害を可能にし脊椎動物の記憶・学習等複雑な行動を司る脳神経回路機能を解析するための新しい基盤を構築する研究を推進する。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 7件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Institut du Cerveau/CNRS UMR 7622/Institut Curie(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Institut du Cerveau/CNRS UMR 7622/Institut Curie
  • [国際共同研究] University of Sydney(Australia)

    • 国名
      オーストラリア
    • 外国機関名
      University of Sydney
  • [国際共同研究] Helmholtz Zentrum(Germany)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Helmholtz Zentrum
  • [雑誌論文] Chromatin-prebound Crm1 recruits Nup98-HoxA9 fusion to induce aberrant expression of Hox cluster genes2016

    • 著者名/発表者名
      Oka, M., Mura, S., Yamada, K., Sangel, P., Hirata, S., Maehara, K., Kawakami, K., Tachibana, T., Ohkawa, Y., Kimura, H., and Yoneda, Y.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 5 ページ: e09540

    • DOI

      10.7554/eLife.09540

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] CSF-contacting neurons regulate locomotion by relaying mechanical stimuli to spinal circuits2016

    • 著者名/発表者名
      Bohm, U.L., Prendergast, A., Djenoune, L., Figueiredo, S.N., Gomez, J., Stokes, C., Kaiser, S., Suster, M., Kawakami, K., Charpentier, M., Concordet, J.-P., Rio, J.-P., Del Bene, F., and Wyart, C.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 7 ページ: 10866

    • DOI

      10.1038/ncomms10866

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuregulin 1 type II-ErbB signaling promotes cell divisions generating neurons from neural progenitor cells in the developing zebrafish brain2015

    • 著者名/発表者名
      Sato, T., Sato, F., Kamezaki, A., Sakaguchi, K., Tanigome, R., Kawakami, K., and Sehara-Fujisawa, A.
    • 雑誌名

      PLoS One

      巻: 10 ページ: e0127360

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0127360

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-resolution live imaging reveals axon-glia interactions during peripheral nerve injury and repair2015

    • 著者名/発表者名
      Xiao, Y., Faucherre, A., Pola-Morell, L., Heddleston, J.M., Liu, T.-L., Chew, T.-L., Sato, F., Sehara-Fujisawa, A., Kawakami, K., and Lopez-Schier, H.
    • 雑誌名

      Disease Models & Mechanisms

      巻: 4 ページ: dmm.018184

    • DOI

      10.1242/dmm.018184

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Deletion of a kinesin I motor unmasks a mechanism of homeostatic branching control by neurotrophin-32015

    • 著者名/発表者名
      Auer, T.O., Xiao, T., Bercier, V., Gebhardt, C., Duroure, K., Concordet, J.-P., Wyart, C., Suster, M., Kawakami, K., Wittbrodt, J., Baier, H., and Del Bene, F.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 4 ページ: e05061

    • DOI

      10.7554/eLife.05061

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Deubiquitinating enzymes regulate Hes1 stability and neuronal differentiation2015

    • 著者名/発表者名
      Taeko Kobayashi, T., Iwamoto, Y., Takashima, K., Isomura, A., Kosodo, Y., Kawakami, K., Nishioka, T., Kaibuchi, K., and Kageyama, R.
    • 雑誌名

      FEBS Journal

      巻: 282 ページ: 2411-2423

    • DOI

      10.1111/febs.13290

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] NAS: Neuron Analyzer Suite for automatic analysis of neuronal activities from calcium imaging data.2015

    • 著者名/発表者名
      Hamed, M,, Odul, J., Miller, A.S., Kawakami, K., and Asanobu, K.
    • 雑誌名

      International Journal of Pharma Medicine and Biological Sciences

      巻: 4 ページ: 167-170

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Diversification of non-visual photopigment parapinopsin in spectral sensitivity for diverse pineal functions2015

    • 著者名/発表者名
      Koyanagi, M., Wada, S., Kawano-Yamashita, E., Hara, Y., Kuraku, S., Kosaka, S., Kawakami, K., Tamotsu, S., Tsukamoto, H., Shichida, Y., and Terakita, A.
    • 雑誌名

      BMC Biology

      巻: 13 ページ: 73

    • DOI

      10.1186/s12915-015-0174-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BAC transgenic zebrafish reveal hypothalamic enhancer activity around obesity associated SNP rs9939609 within the human FTO gene2015

    • 著者名/発表者名
      Rinkwitz, S., Geng, F.-S., Manning, E., Suster, M., Kawakami, K., and Becker, T.S.
    • 雑誌名

      Genesis

      巻: 53 ページ: 640-651

    • DOI

      10.1002/dvg.22884

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stable and bicistronic expression of two genes in somite- and lateral plate-derived tissues to study chick limb development2015

    • 著者名/発表者名
      Bourgeois, A., de Lima, J.E., Charvet, B., Kawakami, K., Stricker, S., and Duprez, D.
    • 雑誌名

      BMC Developmental Biology

      巻: 15 ページ: 39

    • DOI

      10.1186/s12861-015-0088-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuromuscular regulation in zebrafish by a large AAA+ ATPase/ubiquitin ligase, mysterin/RNF2132015

    • 著者名/発表者名
      Kotani, Y., Morito, D., Yamazaki, S., Ogino, K., Kawakami, K., Takashima, S., Hirata, H., and Nagata, K.
    • 雑誌名

      Scientific reports

      巻: 5 ページ: 16161

    • DOI

      10.1038/srep16161

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Endothelial Ca2+ oscillations reflect VEGFR signaling-regulated angiogenic capacity in vivo2015

    • 著者名/発表者名
      Yokota, Y., Nakajima, H., Wakayama, Y., Muto, A., Kawakami, K., Fukuhara, S., and Mochizuki, N.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 4 ページ: e08817

    • DOI

      10.7554/eLife.08817

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The study of amygdala and hippocampal functions in zebrafish2016

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      FishMed2016
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
    • 年月日
      2016-03-18 – 2016-03-19
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ゼブラフィッシュを用いた海馬機能の研究2015

    • 著者名/発表者名
      田辺 英幸
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ研究の最前線2015

    • 著者名/発表者名
      川上浩一
    • 学会等名
      第49回日本実験動物技術者協会総会
    • 発表場所
      静岡
    • 年月日
      2015-10-09 – 2015-10-10
    • 招待講演
  • [学会発表] The study of amygdala and hippocampal functions in zebrafish2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      Imaging the Nervous System, Univ of Cambridge
    • 発表場所
      Cambridge, UK
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The study of amygdala and hippocampal functions in zebrafish2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      Zebrafish Disease Models Conference
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2015-08-24 – 2015-08-27
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Genetic dissection of the fear circuit in zebrafish2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      The 38th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
    • 発表場所
      Kobe
    • 年月日
      2015-07-28 – 2015-07-31
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional dissection of the zebrafish telencephalon by the Gal4-UAS approach2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      Circuits and Behavior in Tuscany
    • 発表場所
      Montecastelli, Italy
    • 年月日
      2015-06-21 – 2015-06-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional dissection of the zebrafish telencephalon by the Gal4-UAS approach2015

    • 著者名/発表者名
      Koichi Kawakami
    • 学会等名
      The 48th Annual Meeting for the Japanese Society of Developmental Biologists
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 年月日
      2015-06-02 – 2015-06-05
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] zTrap

    • URL

      http://kawakami.lab.nig.ac.jp/ztrap/

  • [備考] ZeBrain

    • URL

      http://zebrain.nig.ac.jp/zebrain/

URL: 

公開日: 2018-01-16  

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