2022 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of evolutionary and molecular basis of animal special functions based on genome information and its application to highly functional sensors
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22K19097
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小川 智久 東北大学, 農学研究科, 教授 (80240901)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 弘紀 九州大学, 生体防御医学研究所, 准教授 (80315093)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | ピット器官 / TRPチャネル / 加速進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マムシ亜科ヒメハブ(Ovophis okinavensis)ゲノム解読によりTRPチャネル群の遺伝子構造を明らかにした。ハブの染色体レベルでのゲノム解読も進めて，それぞれの遺伝子について対応するオーソログ遺伝子を同定した。このうちピット器官に関係するTRPA1は，AUGUSTUSでのGene modelでは２５エキソンからなることを明らかにした。
また，他のTRPファミリー（TRPV1,TRPV2,TRPV3,TRPV4,TRPM2,TRPM4,TRPM5,TRPM8など）を含めたゲノムでの遺伝子の比較による進化解析において，ハブゲノム解析ではPacBioロングリード（N50長15kb）55Gbを取得しアセンブリを行い、Hi-CとBionano Saphyrのデータを追加して、scaffoldingを行った。その結果、申請書に記載した染色体スケールのアセンブリには成功したが，その後のさらなるmanual curationの結果、高度に遺伝子重複を起こしている領域には、いまだ欠落が存在していることが判明した。
TRPファミリーのトランスクリプトーム 解析により，TRPファミリーのハブ組織での発現プロファイルを明らかにした。TRPA1は，ハブの胎児由来培養細胞にも他に比べて発現していることを明らかにした。AUGUSTUSでのGene modelによる推定配列とは別にTRPA1の実際の機能構造を明らかにした。
ハブTRPA1のAUGUSTUSでのGene modelによる解析データをもとに人工遺伝子を作成し，p426ADH（構成型）とp426GAL（誘導型）の2種類のプラスミドベクターに導入後，ハブTRPA1の酵母での発現系を構築し，発現を検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上述のようにPacBioロングリード（N50長15kb）55Gbと、Hi-CとBionano Saphyrのデータを追加して行った染色体レベルでのハブゲノムの解析は，その後のさらなるmanual curationの結果、高度に遺伝子重複を起こしている領域には、いまだ欠落が存在していることが判明した。そのため，2023年度には，先進ゲノム支援において，Oxford Nanopore Technologies（ONT）による超ロングリード配列の取得の支援を新たに検討している。
ハブTRPA1のAUGUSTUSでのGene modelによる解析データをもとに人工遺伝子を作成し，ベクターに導入後ハブTRPA1の酵母での発現系をp426ADH（構成型）とp426GAL（誘導型）の2種類のプラスミドベクターを用いて構築したが，発現確認のための手法が不十分であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
上述のようにPacBioロングリード（N50長15kb）55Gbと、Hi-CとBionano Saphyrのデータを追加して行った染色体レベルでのハブゲノムの解析は，その後のさらなるmanual curationの結果、高度に遺伝子重複を起こしている領域には、いまだ欠落が存在していることが判明した。そのため，23年度に先進ゲノム支援において，Oxford Nanopore Technologies（ONT）による超ロングリード配列の取得の支援を内容とした申請を計画している。
複雑に重複している遺伝子クラスター領域が完全に解明したゲノムアセンブリを整備することで、本科研費課題の対象であるピット（赤外線感知器官）機能の解明につながるだけでなく、ChIP-seqやATAC-seqなどの手法が可能になるため、ピットや毒腺などのハブ組織での特異な遺伝子発現調節システムの解明が大幅に推進できると期待される。
酵母での発現系構築を行なったが，実際に発現を確認するための抗体を調製するか，Flagタグ配列を導入し，酵母での発現量の解析を含めて進める。
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| Causes of Carryover |
科研費申請時は、PacBioロングリードとHi-Cデータを主体とした染色体スケールのハブゲノムアセンブリ（Ver. 2）の利用を予定していたが、申請後のmanual curationの結果、高度に重複を起こしている領域にはまだ欠落が存在していることが判明した。このことは、重複TRP遺伝子族の解析精度も低下する可能性を示唆している。検討の結果、高度に保存された繰り返し構造を持つ領域をうまく読み抜くため、ONTによる超ロングリード（20kb以上）を次年度に線新ゲノム支援を利用して取得することにした。そのサンプル準備のため，次年度に繰り越した。ONTのサンプル調製用試薬を購入する。
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Research Products
(1 results)
