転写因子とシス調節ＤＮＡの核内動態に基づく細胞特異的転写調節ロジックの解明

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22310120
• 研究機関: 甲南大学
• 研究代表者: 日下部 岳広 甲南大学, 理工学部, 教授 (40280862)
• 研究分担者: 中井 謙太 東京大学, 医科学研究所, 教授 (60217643) ; 鈴木 穣 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (40323646) ; 將口 栄一 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, グループリーダー (90378563)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 遺伝子 / ゲノム / 転写調節 / 発生・分化 / ホヤ

研究概要

次世代型超並列シークエンサーにより大量の5'端EST配列を解読することにより決定したホヤゲノム中の転写開始点と遺伝子発現の情報をもとに、発現調節領域の構造と遺伝子発現パターンの相関を解析した。TATAボックスを含むプロモーターと含まないプロモーターの発現パターンの相違の解明、組織特異的プロモーターの発見、組織特異的または発生段階特異的な選択的プロモーターの発見、トランススプライシングされる遺伝子の転写開始点の同定などの成果が得られた。
前年度に引き続き、同じ発現調節を受けると予測される遺伝子間で共有されるシス調節配列と転写因子の結合コンセンサス配列を検索するとともに、種間比較ゲノム解析により、シス調節領域を推定した。得られた結果について、蛍光レポーターを用いた転写調節領域の機能解析実験により検証した。また、予測された転写因子について、アンチセンス・モルフォリノオリゴを用いたノックダウンおよび特異的プロモーターを利用した強制発現などの実験を行い、機能を明らかにした。ホヤ・メダカの両方において、これらの解析手法を機能性小分子RNA（microRNA）の発現制御にも適用し、組織特異的発現に必要なシス制御配列を同定した。
染色体上における遺伝子配置と発現制御の関係についても新しい知見が得られた。染色体上で隣接して存在する２つの遺伝子AdmpとPinheadの発現パターンの形成には、クロマチンのループ形成を伴う遺伝子間の相互作用による転写制御が重要であり、ホヤと脊椎動物の間で同機構が保存されていることを明らかにした。さらに、同じ細胞で共発現し染色体上で隣接するmiRNA遺伝子とタンパク質コード遺伝子の発現が共通のシス制御モジュールによって制御されていることを明らかにした。

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。

研究成果

• [雑誌論文] Characterization of the compact bicistronic microRNA precursor, miR-1/miR-133, expressed specifically in Ciona muscle tissues (2013)
  • 著者名/発表者名: Rie Kusakabe, Saori Tani, Koki Nishitsuji, Miyuki Shindo, Kohji Okamura, Yuki Miyamoto, Kenta Nakai, Yutaka Suzuki, Takehiro G. Kusakabe, and Kunio Inoue
  • 雑誌名: Gene Expr. Patterns 巻: 13 (1-2) ページ: 43-50
  • DOI: 10.1016/j.gep.2012.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cis-acting transcriptional repression establishes a sharp boundary in chordate embryos (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaoru S. Imai, Yutaka Daido, Takehiro G. Kusakabe, and Yutaka Satou
  • 雑誌名: Science 巻: 337(6097) ページ: 964-967
  • DOI: 10.1126/science.1222488
  • 査読あり
• [雑誌論文] A conserved non-reproductive GnRH system in chordates (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehiro G. Kusakabe, Tsubasa Sakai, Masato Aoyama, Yuka Kitajima, Yuki Miyamoto, Toru Takigawa, Yutaka Daido, Kentaro Fujiwara, Yasuko Terashima, Yoko Sugiuchi, Giorgio Matassi, Hitoshi Yagisawa, Min Kyun Park, Honoo Satake, and Motoyuki Tsuda
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7 (7) ページ: e41955
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0041955
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monoaminergic modulation of photoreception in ascidian: Evidence for a proto-hypothalamo-retinal territory (2012)
  • 著者名/発表者名: Florian Razy-Krajka, Euan R. Brown, Takeo Horie, Jacques Callebert, Yasunori Sasakura, Jean-Stéphane Joly, Takehiro G. Kusakabe, Philippe Vernier
  • 雑誌名: BMC Biology 巻: 10 ページ: 45
  • DOI: 10.1186/1741-7007-10-45
  • 査読あり
• [学会発表] Development and function of the sensory and motor systems in the simple chordate Ciona intestinalis (2013)
  • 著者名/発表者名: Take Kusakabe
  • 学会等名: OIST Winter Course “Evolution of Complex Systems”
  • 発表場所: Onna, Okinawa, Japan
  • 年月日: 20131203-20131203
• [学会発表] Cone subtype-specific microRNAs as putative regulators for photoreceptor subtypes: evidence from primary transcripts localization and target prediction in medaka (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Daido, Takehiro G. Kusakabe
  • 学会等名: 19th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20130920-20130921
• [学会発表] Identification and transcriptional regulation of a gene encoding a novel BMP-antagonist Pinhead (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaoru S. Imai
  • 学会等名: 7th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Naples, Italy
  • 年月日: 20130722-26
• [学会発表] Cell-lineage analysis of the larval photoreceptor cells in Ciona intestinalis (2013)
  • 著者名/発表者名: Moeko Tanaka
  • 学会等名: 7th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Naples, Italy
  • 年月日: 20130722-26
• [学会発表] Tracking cells expressing Hedgehog signaling molecules during postembryonic development of Ciona intestinalis (2013)
  • 著者名/発表者名: Megumi Mukai
  • 学会等名: 7th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Naples, Italy
  • 年月日: 20130722-26
• [学会発表] Molecular characterization of Piwi in the central nervous system of the Ciona larva (2013)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Shimai
  • 学会等名: 7th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Naples, Italy
  • 年月日: 20130722-26
• [学会発表] Ultrastructural analysis of the neural circuit for swimming locomotion of the Ciona intestinalis larva (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Kashiwagi
  • 学会等名: 7th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Naples, Italy
  • 年月日: 20130722-26
• [学会発表] Genome-wide analysis of transcription start sites and promoters in Ciona intestinalis (2013)
  • 著者名/発表者名: Rui Yokomori
  • 学会等名: 7th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Naples, Italy
  • 年月日: 20130722-26
• [学会発表] A novel somatic role of Piwi in the central nervous system of the ascidian Ciona intestinalis (2013)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Shimai, Takeo Horie, Koki Nishitsuji, Maki Shirae-Kurabayashi, Akira Nakamura, Rie Kusakabe, Kenta Nakai, Kunio Inoue, Takehiro G. Kusakabe
  • 学会等名: 17th International Congress of Developmental Biology
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20130619-20130620
• [学会発表] Shared cis-regulatory modules regulate transcription of evolutionarily conserved and bidirectionally transcribed miRNA-opsin gene pairs in the medaka retina (2013)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Daido, Takehiro G. Kusakabe
  • 学会等名: 17th International Congress of Developmental Biology
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20130616-20130617
• [学会発表] Cis-acting transcriptional repression establishes a sharp boundary in chordate embryos (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Imai, Yutaka Daido, Takehiro Kusakabe, Yutaka Satou
  • 学会等名: 第46回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 20130529-20130531
• [学会発表] ホヤのメチローム解析から探る組織特異的メチル化の起源 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山貴央
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-05
• [学会発表] カタユウレイボヤにおける転写開始点およびプロモーターの網羅的解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横森類
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2013-12-03
• [学会発表] 錐体オプシン遺伝子と共発現するマイクロRNAの役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大道裕
  • 学会等名: 日本動物学会第84回大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] カタユウレイボヤの運動を制御する神経回路の微細構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柏木洋貴
  • 学会等名: 日本動物学会第84回大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] カタユウレイボヤ幼生の遊泳運動制御回路の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 島井光太郎
  • 学会等名: 日本動物学会第84回大会
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] Functional and structural evidence for a central pattern generator controlling swimming locomotion of the Ciona intestinalis larva (2013)
  • 著者名/発表者名: Takehiro G. Kusakabe
  • 学会等名: 7th International Tunicate Meeting
  • 発表場所: Naples, Italy
  • 年月日: 2013-07-25
• [学会発表] A novel GnRH system in the hindbrain and spinal cord of medaka Oryzias latipes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuko Yokota
  • 学会等名: 第18回小型魚類研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120922-23
• [学会発表] カタユウレイボヤ幼生のGABA/グリシン作動性神経細胞の発生におけるSoxB1 の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森口大輔、西辻光希、島井光太郎、大道裕、一瀬葵、久原篤、安尾仁良、堀江健生、日下部岳広
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 20120915-20120915
• [学会発表] ホヤ中枢神経系におけるPiwiのはたらき (2012)
  • 著者名/発表者名: 島井光太郎、堀江健生、白江-倉林麻貴、中村輝、日下部岳広
  • 学会等名: ホヤ研究会2012 in Kyoto
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120602-20120602
• [学会発表] カタユウレイボヤ幼生の眼外光受容細胞 (2012)
  • 著者名/発表者名: 日下部岳広、原真弓、杉内葉子、前田翔馬、中川将司
  • 学会等名: ホヤ研究会2012 in Kyoto
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20120602-20120602
• [学会発表] otxモルファントの光応答から見出されたホヤ幼生の眼外光受容細胞 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石本慎一郎
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] カタユウレイボヤ幼生の中枢パターン発生器を構成するGABA/グリシン作動性神経細胞のSoxB1による発生制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森口大輔
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 共通のシス調節モジュールによる進化的に保存されたmiRNA-オプシン遺伝子対の錐体サブタイプ特異的な転写制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大道裕
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] カタユウレイボヤ中枢神経系におけるPiwiのはたらき (2012)
  • 著者名/発表者名: 島井光太郎
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-12
• [学会発表] ホヤ器官形成過程におけるhedgehogおよびGli発現細胞の挙動とヘッジホッグシグナルの役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 向恵実
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-12
• [学会発表] Deep sequencing analysis of transcription start sites (TSSs) in Ciona intestinalis (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehiro G. Kusakabe
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Tunicate Information System
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-11-26
• [学会発表] Medaka as a model system to extend novel findings in ascidians to vertebrates (2012)
  • 著者名/発表者名: Takehiro G. Kusakabe
  • 学会等名: 第18回小型魚類研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] Transcriptional co-regulation of the bidirectionally transcribed cone opsin-miRNA gene pairs in the medaka Oryzias latipes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Daido
  • 学会等名: 第18回小型魚類研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-09-23
• [学会発表] カタユウレイボヤの器官形成過程におけるhedgehogおよびGli発現細胞の追跡 (2012)
  • 著者名/発表者名: 向恵実
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 2012-09-15
• [学会発表] 同一シス転写調節領域によるメダカ錐体オプシン-miRNA遺伝子対の共発現機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大道裕
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] メダカ視細胞特異的シス転写調節配列のin silico解析と実験検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 浜西桜子
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] メダカの後脳および脊髄に存在する新奇GnRHシステム (2012)
  • 著者名/発表者名: 横田裕子
  • 学会等名: 日本動物学会第83回大会
  • 発表場所: 豊中
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] The miRNA-processing enzyme Dicer is required for morphogenesis of the Ciona intestinalis embryo (2012)
  • 著者名/発表者名: Kana Waki
  • 学会等名: Joint Meeting of the 45th Annual Meeting of the Japanese society of Developmental Biologists & the 64th Annual Meeting of the Japanese Society for Cell Biology
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] A putative role of a Piwi protein in the central nervous system of Ciona intestinalis (2012)
  • 著者名/発表者名: Kotaro Shimai
  • 学会等名: Joint Meeting of the 45th Annual Meeting of the Japanese society of Developmental Biologists & the 64th Annual Meeting of the Japanese Society for Cell Biology
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2012-05-30
• [図書] Genome Structure, Functional Genomics, and Proteomics in Ascidians. In: Paul Denny, Chittaranjan Kole (Eds) Genome Mapping and Genomics in Laboratory Animals: Genome Mapping and Genomics in Animals, Vol. 4. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasunori Sasakura, Nicolas Sierro, Kenta Nakai, Kazuo Inaba, Takehiro G. Kusakabe
  • 総ページ数: 261 (87-132)
  • 出版者: Springer-Verlag, Berlin Heidelberg
• [備考] DBTGR: Database of Tunicate Gene Regulation
  • URL: http://dbtgr.hgc.jp/