情報工学的なデータベース横断解析法に基づく翻訳アレスト配列の全貌解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03330
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 高橋 広夫 金沢大学, 薬学系, 准教授
• 研究期間 (年度): 2018 – 2020
• キーワード: バイオインフォマティクス / 翻訳アレスト / 非コード領域 / オミックス / 翻訳制御 / データベース横断解析

研究実績の概要

翻訳アレストを網羅的に同定するために、進化的に保存されたアミノ酸配列をコードするuORF(CPuORF)をゲノムワイドに探索するためのパイプラインであるESUCAを完成させた。ESUCAパイプラインを用いて、動植物のゲノムから1,462個の新規CPuORFを同定した。それらのCPuORFの中から、実験的機能検証として、一過的発現解析により、アミノ酸配列依存的に主要ORFの翻訳を抑制するものを11個同定した。
また、胃がん発症機構の解明のため、本年度は、以下の研究を行った。(1)国立がん研究センターの64種の胃がん細胞株について、マイクロアレイによる遺伝子発現情報、SNPアレイデータからのゲノムコピー数情報、メチル化定量アレイを用いて、ゲノムのメチル化状態を測定した。(2)このうち、ゲノムコピー数の変化とともに、発現変動する遺伝子の絞り込みを行い、高度遺伝子増幅かつ過剰発現する新たながん遺伝子候補を網羅した。

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

ESUCAパイプラインを完成し、その方法論についての論文を国際学術誌に発表することができた。また、独自に樹立した腹膜転移性胃がん細胞株、64種について、順調に、ゲノム、トランスクリプトーム、メチロームの3層オミクスデータが取得され、ゲノムコピー数とマイクロアレイデータの2層統合解析を終えた。特に、遅れは認められない。

今後の研究の推進方策

uORFの中にはAUG以外の開始コドンから翻訳が始まる非AUG開始型uORFも存在するため、今後は進化的に保存された翻訳アレスト配列を持つ非AUG開始型uORFについても探索を行っていく。また、胃がんについては、高度遺伝子増幅領域内の遺伝子発現がプロモーターのメチル化と関連しているか、メチロームデータとの3層オミクス統合解析を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Comprehensive genome-wide identification of angiosperm upstream ORFs with peptide sequences conserved in various taxonomic ranges using a novel pipeline, ESUCA (2020)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H., Hayashi N., Hiragori Y., Sasaki S., Motomura T., Yamashita Y., Naito S., Takahashi A., Fuse K., Satou K., Endo T., Kojima S., and Onouchi H.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 21 ページ: 260
  • DOI: 10.1186/s12864-020-6662-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reverse genetics-based biochemical studies of the ribosomal exit tunnel constriction region in eukaryotic ribosome stalling : spatial allocation of the regulatory nascent peptide at the constriction (2020)
  • 著者名/発表者名: Takamatsu S, Ohashi Y, Onoue N, Tajima Y, Imamichi T, Yonezawa S, Morimoto K, Onouchi H, Yamashita Y, and Naito S
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 48 ページ: 1985-1999
  • DOI: 10.1093/nar/gkz1190
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Patient-derived xenograft models of non-small cell lung cancer for evaluating targeted drugsensitivity and resistance (2019)
  • 著者名/発表者名: Kita K., Fukuda K., Takahashi H., Tanimoto A., Nishiyama A., Arai S., Takeuchi S., Yamashita K., Ohtsubo K., Otani S., Yanagimura N., Suzuki C., Ikeda H., Tamura M., Matsumoto I., Yano S.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 110 ページ: 3215-3224
  • DOI: 10.1111/cas.14171
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Saccharomyces cerevisiae Strain Pf-1, Isolated from Prunus mume (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanamasa Shin、Yamaguchi Daiki、Machida Chiyoko、Fujimoto Tsukasa、Takahashi Anna、Murase Masataka、Fukuyoshi Shuichi、Oda Akifumi、Satou Kenji、Takahashi Hiro
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 8 ページ: e01169-19
  • DOI: 10.1128/MRA.01169-19
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Aspergillus terreus High-Itaconic-Acid-Productivity Mutant TN-484 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanamasa Shin、Minami Tomoyuki、Okabe Mitsuyasu、Park Enoch Y.、Fujimoto Tsukasa、Takahashi Anna、Murase Masataka、Fukuyoshi Shuichi、Oda Akifumi、Satou Kenji、Takahashi Hiro
  • 雑誌名: Microbiology Resource Announcements 巻: 8 ページ: e01170-19
  • DOI: 10.1128/MRA.01170-19
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SIMON : Simple methods for analyzing DNA methylation by targeted bisulfite next-generation sequencing (2019)
  • 著者名/発表者名: Vial-Pradel S., Hasegawa Y., Nakagawa A., Miyaki S., Machida Y., Kojima S., Machida C., Takahashi H.
  • 雑誌名: Plant Biotechnology 巻: 36 ページ: 213-222
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.19.0822a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Targeting the Vulnerability of Glutathione Metabolism in ARIDlA-Deficient Cancers (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogiwara H., Takahashi K., Sasaki M., Kuroda T., Watanabe R., Yoshida H., Maruyama A., Makinoshima H., Chiwaki F., Sasaki H., Kato T., Okamoto A., Kohno T.
  • 雑誌名: Cancer Cell 巻: 35 ページ: 177-190.e8
  • DOI: 10.1016/j.ccell.2018.12.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upregulation of IGF2R evades lysosomal dysfunction-induced apoptosis of cervical cancer cells via transport of cathepsins (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeda T., Komatsu M., Chiwaki F., Komatsuzaki R., Nakamura K., Tsuji K., Kobayashi Y., Tominaga E., Ono M., Banno K., Aoki D., Sasaki H.
  • 雑誌名: Cell Death & Disease 巻: 10 ページ: 876
  • DOI: 10.1038/s41419-019-2117-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] バイオインフォマティクスによる配列データベース横断解析に基づく機能上流ORFの推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高橋広夫・伊藤素行・尾之内均
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 97 ページ: 496-499
• [学会発表] ゲノムのジャンク領域における機能領域予測とその実験的検証 (2020)
  • 著者名/発表者名: 本村汰一朗・宮木至道・林憲哉・尾之内均・伊藤素行・髙橋広夫
  • 学会等名: 第48回東海ファジィ研究会、日間賀島公民館、南知多町
  • 年月日: 2020-02-16 – 2020-02-17
• [学会発表] Development of bioinformatics methods and their applications : from plant to medical sciences (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H., Machida C., Muto M., Kojima S., Itoh M., Onouchi H., and Sasaki H.
  • 学会等名: International Conference for Leading and Young Medical Scientists - IC-LYMS 2019-
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Roles of Nucleolar Proteins and Zinc-Finger Protein ASYMMETRIC LEAVES2 in establishment of leaf adaxial-abaxial polarity in Arabidopsis thaliana (2019)
  • 著者名/発表者名: Machida C., Vial-Pradel S., Nomoto M., Takahashi H., Kojima S., Tada Y and Machida Y.
  • 学会等名: Plant Organ Growth Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Epigenetic role of zinc-finger protein AS2 and nucleolar proteins in the specification of the adaxial cell fate of leaves in Arabidopsis thaliana (2019)
  • 著者名/発表者名: Machida C., Ando S., Sakamoto Y., Matsunaga S., Kurihara D., Higashiyama T., Takahashi H., Kojima S., Machida Y.
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 翻訳制御上流ORFのバイオインフォマティクスによる推定と実験的検証 (2019)
  • 著者名/発表者名: 宮木至道・林憲哉・尾之内均・伊藤素行・高橋広夫
  • 学会等名: 日本遺伝学会第91回大会
• [学会発表] 葉にオイルボディを過剰蓄積するシロイヌナズナ変異体lipid rich 1の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山口萌・重信秀治・山口勝司・高橋広夫・福吉修一・島田貴士
  • 学会等名: 第32回植物脂質シンポジウム
• [学会発表] 植物ステロール過剰蓄積が及ぼす植物体への影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 島田貴士・重信秀治・山口勝司・高橋広夫・福吉修一・上田貴志・西村いくこ
  • 学会等名: 第32回植物脂質シンポジウム
• [学会発表] 植物間で保存された翻訳調節に関与する非AUG型uORFのゲノムワイド探索 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平郡雄太・高橋広夫・林憲哉・佐々木駿・山下由衣・内藤哲・尾之内均
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] NCBNにおけるがん研究とゲノム医療のためのバイオリソース (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田輝彦・濱田哲暢・佐々木博己・間野博行
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] カゼインキナーゼ2の阻害は、インスリン様増殖因子2受容体の調整不全を介してライソソーム機能不全を導く (2019)
  • 著者名/発表者名: 竹田貴・小松将之・千脇史子・小松崎理絵・小林佑介・冨永英一郎・阪埜浩司・青木大輔・佐々木博己
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] 胃がん及び幹細胞における上皮間葉転換関連ネットワークパスウェイ (2019)
  • 著者名/発表者名: 田邊思帆里・カーデルサビーナ・小野竜一・青柳一彦・広瀬明彦・横崎宏・佐々木博己
  • 学会等名: 第78回日本癌学会学術総会
• [学会発表] Development of bioinformatics methods and their applications : from plant to medical sciences (2019)
  • 著者名/発表者名: Takahashi H., Machida C., Muto M., Kojima S., Itoh M., Onouchi H., and Sasaki H
  • 学会等名: International Conference for Leading and Young Medical Scientists - IC-LYMS 2019-
• [図書] 患者由来がんモデルを用いたがん研究実践ガイド (2019)
  • 著者名/発表者名: 編集・著者 佐々木博己
  • 総ページ数: 293
  • 出版者: 羊土社
• [備考] 高橋広夫研究室
  • URL: https://www.takahashi-lab.com/