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2021 年度 実施状況報告書

シングルセルゲノミクスとイメージングによる遺伝子発現のタイミング制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K19249
研究機関筑波大学

研究代表者

堀江 健生  筑波大学, 生命環境系, 助教 (10455925)

研究期間 (年度) 2021-07-09 – 2023-03-31
キーワードホヤ / 遺伝子発現調節 / 転写
研究実績の概要

本研究では遺伝子発現調節機構について、特に遺伝子発現のタイミングを制御する新たな機構を解明することを目指している。具体的には以下の2つの研究を展開する。
① 同じ組織に発現するが、発現のタイミングが異なる遺伝子群のエンハンサー解析
② 転写のライブイメージングによる遺伝子発現のタイミングの定量的解析
2021年度については、ドーパミン神経をモデルとして、 同じ組織に発現するが、発現のタイミングが異なる遺伝子群のエンハンサー解析を進めた。『ドーパミン関連遺伝子』の一つであるTH (チロシン水酸化酵素)の最少エンハンサーについて実験を行い、Meis, Ptf1a結合配列を近づけることにより、遺伝子発現のタイミングが本来より早くなることを明らかにした。逆に『ホルモン・神経ペプチド関連遺伝子』であるナトリウム利尿ペプチド受容体の最小エンハンサーにおいて、Meis, Ptf1aの結合配列を離すことにより、遺伝子発現のタイミングが遅くなること明らかにした。現在、5種類の『ドーパミン関連遺伝子』、3種類の『ホルモン・神経ペプチド関連遺伝子』について同様の解析を進めている。また、MS2-システムを用いた転写のライブイメージングシステムの構築に取り組んでおり、使用するベクターや発現系の最適化を行った。一過的な発現系では転写のライブイメージングに成功しているが、定量的な解析を行うことが出来る品質のデータは得られていないため、来年度以降はトランスジェニック系統の作製を進める予定である。

現在までの達成度 (区分)
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

遺伝子発現のタイミングを制御する分子機構について、エンハンサー内における転写因子間の結合距離の違いが、遺伝子発現のタイミングの違いを作り出すとい仮説をもとに検証している。現在のところ、この仮説をおおむね支持する研究データを得ることが出来ているため

今後の研究の推進方策

今後はMS2システムによる転写のライブイメージングの実験系を構築し、遺伝子発現のタイミング制御に関する研究について定量的な解析を進めて行きたい。

次年度使用額が生じた理由

コロナウイルスの感染拡大の影響による物品納入の遅れのため。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] D -Serine controls epidermal vesicle release via NMDA receptor, allowing tissue migration during the metamorphosis of the chordate Ciona2022

    • 著者名/発表者名
      Krasovec Gabriel、Hozumi Akiko、Yoshida Tomoyuki、Obita Takayuki、Hamada Mayuko、Shiraishi Akira、Satake Honoo、Horie Takeo、Mori Hisashi、Sasakura Yasunori
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 ページ: eabn3264

    • DOI

      10.1126/sciadv.abn3264

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neuronal identities derived by misexpression of the POU IV sensory determinant in a protovertebrate2022

    • 著者名/発表者名
      Chacha Prakriti Paul、Horie Ryoko、Kusakabe Takehiro G.、Sasakura Yasunori、Singh Mona、Horie Takeo、Levine Michael
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 ページ: e2118817119

    • DOI

      10.1073/pnas.2118817119

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A single motor neuron determines the rhythm of early motor behavior in Ciona2021

    • 著者名/発表者名
      Akahoshi Taichi、Utsumi Madoka K.、Oonuma Kouhei、Murakami Makoto、Horie Takeo、Kusakabe Takehiro G.、Oka Kotaro、Hotta Kohji
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 7 ページ: eabl6053

    • DOI

      10.1126/sciadv.abl6053

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolution of Developmental Programs for the Midline Structures in Chordates: Insights From Gene Regulation in the Floor Plate and Hypochord Homologues of Ciona Embryos2021

    • 著者名/発表者名
      Oonuma Kouhei、Yamamoto Maho、Moritsugu Naho、Okawa Nanako、Mukai Megumi、Sotani Miku、Tsunemi Shuto、Sugimoto Haruka、Nakagome Eri、Hasegawa Yuichi、Shimai Kotaro、Horie Takeo、Kusakabe Takehiro G.
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9 ページ: 704367

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.704367

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Vasopressin Promoter Transgenic and Vasopressin Gene-Edited Ascidian, Ciona intestinalis Type A (Ciona robusta): Innervation, Gene Expression Profiles, and Phenotypes2021

    • 著者名/発表者名
      Kawada Tsuyoshi、Shiraishi Akira、Matsubara Shin、Hozumi Akiko、Horie Takeo、Sasakura Yasunori、Satake Honoo
    • 雑誌名

      Frontiers in Endocrinology

      巻: 12 ページ: 668564

    • DOI

      10.3389/fendo.2021.668564

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シングルセルトランスクリプトーム解析から切り込む視床下部相同器官の分化機構2021

    • 著者名/発表者名
      堀江健生
    • 学会等名
      第41回日本比較内分泌学会大会及びシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ホヤ幼生の重力を感知する神経回路の構造と機能2021

    • 著者名/発表者名
      一寸木明日香、堀江良子、笹倉靖徳、堀江健生
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会
  • [学会発表] 単一細胞トランスクリプトーム解析によるホヤ幼生の尾部に存在する双極型感覚神経細胞の分化機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      堀江良子、日下部岳広、笹倉靖徳、堀江健生
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会
  • [学会発表] カタユウレイボヤにおけるNK6遺伝子の転写調節領域の解析2021

    • 著者名/発表者名
      長谷川達也,堀江良子,笹倉靖徳,堀江健生
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会
  • [学会発表] 単一細胞トランスクリプトーム解析によるホヤ幼生尾部の双極型感覚神経細胞の分化機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      堀江良子、日下部岳広、笹倉靖徳、堀江健生
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会
  • [備考] 堀江研究室ホームページ

    • URL

      https://cionaneuron.wixsite.com/labhomepage

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公開日: 2022-12-28  

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