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2022 年度 実績報告書

ゲノムエンハンサーの作動原理の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22F22079
配分区分補助金
研究機関京都大学

研究代表者

村川 泰裕  京都大学, 高等研究院, 教授 (50765469)

研究分担者 BHAGAT SHRUTI  京都大学, 高等研究院, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2022-09-28 – 2025-03-31
キーワードエンハンサー
研究実績の概要

長鎖NET-CAGE法を開発・確立することに取り組んだ。申請者らがこれまで独自に開発してきた(短鎖)NET-CAGE法を用いることで、eRNAの転写開始点を正確かつ超高感度に捉えられ(Nature Genetics 2019)、従来技術に比べ格段に多くのエンハンサーを解析することができる。申請者らの所属施設に設置されたPacBio長鎖シークエンシング技術やその他のシークエンス機器・技術と組み合わせ、さらに「長鎖NET-CAGE法」に発展させるための実験条件・ライブラリー作成条件を検討する実験を行った。これによりRNA分子の転写開始点のみならず、スプライシング部位、転写終結点を正確に決定して、eRNAを含むRNA分子の完全長構造を解析することが可能になる。開発された長鎖NET-CAGE法を、ヒトの細胞株に適用し、長鎖NET-CAGE法のパフォーマンスを評価した。

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

長鎖NET-CAGE法を開発・確立することに取り組んだ。申請者らの所属施設に設置されたPacBio長鎖シークエンシング技術やその他のシークエンス機器・技術と組み合わせ、さらに実験条件・ライブラリー作成条件を検討する実験を行った。具体的には、逆転写反応、PCR増幅反応、完全長でないRNA分子の事前分解ステップの導入、3'末端を可能な限り正確に捉える手法の導入、など多岐にわたる工夫と最適化を緻密に行った。これによりRNA分子の転写開始点のみならず、スプライシング部位、転写終結点を正確に決定することができるRNA分子の完全長構造解析法を立ち上げることが可能になった。開発された完全長解析法を、ヒトのK562慢性骨髄性白血病細胞株に適用することで、非常に良好なRNA分子の完全長を捕捉した結果が得られ、さらにバイオインフォマティクス手法のパラメーターの最適化も実施した。

今後の研究の推進方策

ヒトゲノムの99%の領域は、蛋白質をコードしておらず従来ジャンクと言われてきたが、遺伝子の発現スイッチとして中心的に働くエンハンサーが散りばめられている。エンハンサーは様々なヒト疾患に関与していることが近年のホットトピックである。驚くことに、活性化したエンハンサーからは、enhancer RNA (eRNA)と呼ばれるノンコーディングRNAが合成されているが、eRNAは短寿命で低発現であり、従来法では解析困難であった。そこでBhagat博士と申請者らは、世界最高レベルの高感度でeRNAを解析できるNET-CAGE法を開発した(Nature Genetics 2019)。本課題では、NET-CAGE法や長鎖シークエンス技術を組み合わせ、RNAの全長構造を読み解くための基盤技術を作成した。今後は、得られたデータから、エンハンサーが機能するための塩基配列ロジックを発見する情報解析を実施して、さらに、エンハンサーの配列変異がゲノム制御やヒト疾病に及ぼす影響を解析する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] ATM suppresses c-Myc overexpression in the mammary epithelium in response to estrogen2023

    • 著者名/発表者名
      Najnin Rifat Ara、Al Mahmud Md Rasel、Rahman Md Maminur、Takeda Shunichi、Sasanuma Hiroyuki、Tanaka Hisashi、Murakawa Yasuhiro、Shimizu Naoto、Akter Salma、Takagi Masatoshi、Sunada Takuro、Akamatsu Shusuke、He Gang、Itou Junji、Toi Masakazu、Miyaji Mary、Tsutsui Kimiko M.、Keeney Scott、Yamada Shintaro
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 42 ページ: 111909~111909

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2022.111909

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of the cell-type-specific transcription of non-coding RNAs from genome sequences via machine learning2022

    • 著者名/発表者名
      Koido Masaru、Hon Chung-Chau、Koyama Satoshi、Kawaji Hideya、Murakawa Yasuhiro、Ishigaki Kazuyoshi、Ito Kaoru、Sese Jun、Parrish Nicholas F.、Kamatani Yoichiro、Carninci Piero、Terao Chikashi
    • 雑誌名

      Nature Biomedical Engineering

      巻: Online ページ: Online

    • DOI

      10.1038/s41551-022-00961-8

    • 査読あり
  • [学会発表] Uncovering new transcripts and RNA regulation in humans using full-length RNA sequencing2023

    • 著者名/発表者名
      村川泰裕
    • 学会等名
      FANTOM6 SPRING MEETING
    • 国際学会
  • [学会発表] ヒトゲノムから生み出される新規機能性分子の探索2023

    • 著者名/発表者名
      村川泰裕
    • 学会等名
      愛媛大学医学部附属病院 先端医療創生センターセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Mapping novel functional genetic elements in mammals2023

    • 著者名/発表者名
      村川泰裕
    • 学会等名
      36th International Mammalian Genome Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An atlas of transcribed enhancers across helper T cell diversity for decoding human diseases2022

    • 著者名/発表者名
      村川泰裕
    • 学会等名
      Berlin Institute for Medical Systems Biology Seminar
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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