| 研究課題/領域番号 |
20K06492
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| 研究機関 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
中沢 宜彦 高知工科大学, 環境理工学群, 助教(PD) (70514751)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 染色体再編成 / 分裂酵母 / 細胞分裂 / RNA介在型染色体合着 |
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| 研究実績の概要 |
染色体が細胞分裂を経て受け継がれるとき、相同な染色体間の接着（合着）とその分離のサイクルが繰り返される。これまで、タンパク質に翻訳されない非コードRNAが、相同な染色体間を合着することが示されている。しかし、相同でない染色体領域間を、より普遍的なコードRNAが合着させるかどうかは不明であり、この解明に挑んだ研究はこれまでに存在しない。本研究では、染色体の再編成を人為的に誘導し、コードRNAを介したDNA配列に依存しない染色体間合着の理解を目指している。
2020年度は、染色体合着を促しているコードRNA候補の探索を目的とし、染色体再編成を人為的に誘発させる条件の検討を中心に実験を進めた。当初の研究計画の通り、分裂酵母を用いたセントロメア破壊法によって染色体再編成を誘発させ、染色体に結合するDNAとRNAを生化学的に分離する条件を検討した。
一方、再編成のパターンをできるだけ多様化させるため、セントロメア破壊法以外の染色体再編法の導入も試みた。その結果、部位特異的組み換え酵素Creとその標的配列loxPを用いて任意の染色体腕部領域を人為的に切り出し、同一もしくは他の染色体に転移させることが可能となった。さらに、任意の染色体領域をメガベースの単位で重複させる分裂酵母株も作出できるようになった。
今年度の成果により、当初計画にあった手法に加えて複数のアプローチで染色体の構造変化を誘発できるようになった。2021年度以降は、様々な染色体構造をもつ細胞株の中から多角的にコードRNA介在型染色体合着を探す実験へと進めたい。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初計画では初年度に、染色体結合RNA分子の同定、およびRNA分子が結合する染色体DNA領域の特定を中心に進める予定であった。しかし、主たる染色体再編法と考えていたセントロメア破壊法のみでは目的のRNA分子を同定するアプローチとしては不十分と推測されたため、今年度は他の再編法の導入に時間を割いた。そのため、コードRNA介在型染色体合着の仕組み自体に迫るための実験はやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の成果として、複数の手法で染色体再編を誘発する条件が明らかになった。３年度以降は、これらの手法を適宜試しつつ、様々な染色体構造をもつ分裂酵母細胞の中から多角的にコードRNA介在型染色体合着を探す実験へと進めたい。染色体領域の重複は、重複領域に含まれる遺伝子の発現量増加のみならず、ゲノムワイドな転写変動をもたらす可能性が示唆されている。セントロメア破壊法では誘発できない新規の染色体合着の同定が期待される。
当初計画では、コードRNA介在型染色体合着を促すRNA分子の同定を出発点とし、その後遺伝学的な手法によって合着を制御するアプローチを考えていた。しかし、予備的な実験から、分裂酵母細胞における染色体結合RNA分子は微量であり、目的とするコードRNA分子の同定は予想以上に時間と労力を要することが予見された。そこで、今後はまず遺伝学的手法から新規の染色体合着の発生を推測し、その条件においてRNA分子を同定するという進め方に変更する。具体的には、RNAを介した染色体合着の発生によって必要性が下がる合着タンパク質コヒーシンの変異体を用いる方法などが挙げられる。この変異体の生育が回復する条件の中から新規染色体合着の発生を推測し、その細胞内でコードRNA介在型染色体合着を解析するアプローチを計画している。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定していたRNA分子同定の実験を縮小したことに伴い、マイクロアレイおよびシークエンス実験に関する試薬等の支出が減ったことで、次年度使用額が生じた。次年度使用額は2021年度分の助成金と合わせて分裂酵母の培養に必要な培地やPCR酵素等の基本試薬、およびオリゴヌクレオチド等の購入費用とする。
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