【研究領域課題番号】20H04101 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

褐色脂肪細胞 / 脂肪組織 / 転写因子 / 遺伝子 / 肥満

【研究成果の概要】

NFIAの組織特異的ノックアウトマウス及びトランスジェニックマウスの糖・脂質・エネルギー代謝における表現型の解析として糖脂質代謝、体重、臓器の重量、タンパク、遺伝子発現などの解析を進めた。表現型のメカニズムについてNFIAの転写制御制作用について網羅的な解析を進め、NFIAの新たな生物経路における役割を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究領域課題番号】19K15827 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アスパラガス / 雌雄性 / 遺伝子 / 転写因子 / ゲノム / シロイヌナズナ / 生殖 / 花粉 / 雌雄異株性 / 花 / データベース / 食用アスパラガス / 植物ホルモン / DNAマーカー

【研究成果の概要】

食用アスパラガスの雌雄異株性は少数の遺伝子が制御し、転写因子遺伝子・AoMYB35はその候補である。当方では食用アスパラガスの自殖性株を有している。これらにより新規の食用アスパラガス雌雄性制御遺伝子を得ることが本研究の目的である。AoMYB35とそのシロイヌナズナにおける相同因子で花粉成熟に必須であるAtMYB35が結合するDNA配列を網羅的に解析し、それらの間に差異を見出した。これに基づく解析から不稔・半不稔のシロイヌナズナ変異体を得た。自殖性株の雌蕊と雄蕊の転写産物を網羅的に解析した。既知データを利用し雄株特異的な遺伝子を新たに2個得た。これらは食用アスパラガスの雌雄性の追究に役立ちうる。

【研究の社会的意義】

AoMYB35が結合するDNA配列とAtMYB35結合配列が互いに異なることは事前の予想に反しており、食用アスパラガスの雌雄異株性の進化を考える上で興味深いと考えている。本研究で単離したシロイヌナズナの半不稔変異体からは新規の植物生殖制御遺伝子が単離できる可能性があり、これは作物等有用植物の生殖様式の制御・改変にも利用できる可能性がある。本研究で得た2個の食用アスパラガス雄株特異的遺伝子の機能は、それらの配列から推定することは困難であり、今後解析を行い明らかにする必要があるが、これは学術的に興味深く、食用アスパラガスの雌雄性を理解し制御することにも役立つ可能性がある。

【研究種目】若手研究

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】園芸科学

【研究領域課題番号】16K14843 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

食用アスパラガス / 性決定 / 遺伝子 / DNAマーカー / 植物ホルモン / 生殖 / アスパラガス / 雌雄性 / 花 / 形態形成 / 生理活性物質 / ホルモン・生理活性物質 / 転写因子 / 園芸学 / 遺伝学 / ゲノム / 発生・分化

【研究成果の概要】

モデル植物・シロイヌナズナにおいては、MYB35という遺伝子を欠損すると雄性不稔となることが知られていたが、食用アスパラガスにおいては、これによく似た遺伝子（AoMYB35）が雄株にのみ存在し、雌株に存在しないということを明らかにした。AoMYB35は食用アスパラガスの雌雄性決定遺伝子の候補として有力なものである。また、雌花の雄蕊における細胞死を特徴づけると共に、食用アスパラガスの各花器官（花被片、雌蕊、雄蕊）の転写産物を網羅的に解析し、食用アスパラガスの雌雄性に関わる遺伝子を絞り込んだ。生理活性物質により食用アスパラガスの雌雄性（雌蕊・雄蕊の発達）を制御することには失敗した。

【研究の社会的意義】

食用アスパラガスにおいて太い若茎を得るには、株を数年育成させる必要がある。露地においては、雌株には種子が着くが、これが地面に落ちると商品価値のない若い株が生じ、これは栽培管理上不都合である。このことから、露地での食用アスパラガス生産には雄株を用いるのが望ましい。雌株と雄株は通常花の形態により判別するが、花が着くまでには二年程度かかる。本研究により、AoMYB35という遺伝子が雄株にのみ存在することが見出された。これを用いれば、花の着生を待たずに雌雄を判別できる。これを利用すれば雌雄を転換させることも可能になるかもしれない。そのような技術は食用アスパラガスの品種育成にも資する可能性がある。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】16K07366 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

嗅覚 / 嗅覚受容体 / 嗅神経細胞 / 神経分化 / 遺伝子発現 / 転写因子 / 転写調節配列 / 運命決定 / 神経科学 / 細胞 / 遺伝子

【研究成果の概要】

匂いを感知する嗅覚受容体は、魚類から哺乳類に至る脊椎動物に共通して存在するクラスI（水棲型）と陸棲動物に特異的なクラスII（陸棲型）の2種類に大きく分類される。つまり鼻の中では発現する受容体のタイプによって異なる2種類の嗅神経細胞が作り出されるが、そのメカニズムは長年未解明のままだった。本研究では、２種類の嗅神経細胞を作り分けるのに転写因子Bcl11bが重要な機能を果たしていることを明らかにした。またBcl11bの発現を人為的に操作によって鼻のなかの水棲型と陸棲型の受容体のバランスが崩れたマウスでは、感じ取る匂いの世界が大きく変化することがわかった。

【研究の社会的意義】

ゲノム上最大の遺伝子ファミリーを形成する嗅覚受容体は大きく２つのクラスに分類されることが知られていた。嗅覚受容体の発見以来、四半世紀以上未解明であった嗅覚受容体のクラス選択の分子メカニズムを明らかにした本研究成果の学術的価値は高いと言える。また末梢神経である嗅神経細胞のクラス選択を変えるだけでマウスが感じる匂いの世界と嗅覚行動は大きく変化した結果は興味深く、今後、嗅覚受容体クラス選択と動物の嗅覚行動を繋ぐ神経基盤が解明できるものと期待される。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)

【研究分野】生命・健康・医療情報学

【研究領域課題番号】16K00387 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写制御 / 転写因子 / エンハンサー / クロマチン相互作用 / インシュレータ / 遺伝子発現 / ヒストン修飾・オープンクロマチン / 深層学習 / CTCF / オープンクロマチン / エピゲノム / エンハンサープロモーター相互作用 / 機能エンリッチメント / 遺伝子 / 発現制御 / ゲノム / 情報工学

【研究成果の概要】

ゲノムワイドな遺伝子転写カスケードの解析のために、遺伝子の転写開始点から離れた位置（遠位）のDNAに結合する、転写因子が発現を制御する遺伝子（転写標的遺伝子）を予測する手法を開発した。転写標的遺伝子の予測のために、転写因子のDNA結合の位置と遺伝子の転写開始点の対応関係の基準を評価するための指標を見出した。同じ転写因子の転写標的遺伝子には、似た機能をもつ遺伝子が多く含まれ、遺伝子機能の数を転写標的遺伝子の延数で正規化した値が大きいほど、正しく予測された転写標的遺伝子を多く含み、対応関係の基準を評価する指標となった。より良い対応基準を見出し、転写因子と転写標的遺伝子の相互作用を遮蔽して制御するインシュレータ機能に関わる転写因子CTCFのDNA結合の位置を考慮した対応基準では、さらに良い予測結果が得られた。別の指標として、同じ転写因子の転写標的遺伝子の発現量の中央値を見出した。分化成熟した免疫細胞では、転写因子の転写標的遺伝子の発現量の中央値の分布が大きいほど、正しく予測された転写標的遺伝子を多く含み、ESやiPS細胞の幹細胞では、中央値の分布が小さくなる傾向が示された。この結果は、幹細胞では遠位に結合する転写因子が遺伝子発現の抑制として、免疫細胞では活性として機能する傾向を示唆した。
CTCF以外のインシュレータ機能に関わる転写因子を探索する手法を開発した。転写標的遺伝子の対応基準の解析と統計検定を用いた手法を開発し、さらに深層学習を用いた手法で、より正確な予測を行い、既知の転写因子を含む98の転写因子を予測し、そのうち23の転写因子について、論文を調べ、インシュレータ機能に関わる報告を見つけた。大部分はCTCFのインシュレータ機能と関わる転写因子であった。特に転写因子MAZについて、2021年にCTCFと独立してインシュレータ機能をもつことも実験により示された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】25293327 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨芽細胞 / 骨形成 / 毛細血管 / 骨形成性血管 / 転写因子 / トランスジェニックマウス / 骨代謝 / 遺伝子

【研究成果の概要】

転写因子Fra-1を発現するトランスジェニックマウスでは、骨を作る細胞である骨芽細胞が活性化され、骨形成が促進されている。このFra-1マウスにおいて、骨形成が促進するメカニズムを様々な仮説に基づき解析したところ、内軟骨性骨化で骨化する耳小骨（ツチ骨）において、血管周囲に骨形成を起こす「骨形成性毛細血管」が増生していることが見出された。すなわち転写因子Fra-1が、細胞非自律的に骨形成性毛細血管の増生を促すことで、骨形成が全身で促進されている可能性が示された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】24659685 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨代謝 / 石灰化 / 転写因子 / メダカ / 骨芽細胞 / ミネラリゼーション / 遺伝子 / 細胞・組織 / 発現制御

【研究成果の概要】

本研究では、小型魚類であるメダカで細胞特異的にマウスの転写因子Fra-1 を発現させ、骨芽細胞におけるFra-1の機能を明らかにすることを目的とした。メダカで骨芽細胞特異的にFra-1 を発現するトランスジェニックメダカを作製したところ、骨石灰化の抑制が起こることが観察された。すなわち、Fra-1の発現を介してミネラリゼーションを抑制する分子機構が、マウスだけでなくメダカにもあることが示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】血液内科学

【研究領域課題番号】24390246 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生・分化 / 遺伝子 / 発現制御 / 転写因子 / 国際情報交換

【研究成果の概要】

細胞分化においては転写因子による遺伝子発現制御が重要である。本研究では転写因子IRF8に注目して、免疫調節に重要な単球や樹状細胞（単核貪食細胞系）の初期分化機構を解析した。その結果、IRF8が単核貪食細胞系前駆細胞で急激に発現を高め他の転写因子と相互作用し、単球や樹状細胞への分化を促進する一方で他系譜への分化を阻害することや、IRF8が分化誘導する際はエンハンサーと呼ばれるゲノム領域を形成し様々な遺伝子の転写を活性化することがわかった。また、IRF8は慢性骨髄性白血病（CML）のがん遺伝子BCR-ABLによる樹状細胞の分化抑制を解除できることを見出し、CMLの新たな治療法の可能性を示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)

【研究分野】胎児・新生児医学

【研究領域課題番号】22390215 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

免疫学 / 新生児 / 早産児 / 臍帯血 / サイトカイン / 遺伝子多型 / 転写因子 / 遺伝子

【研究成果の概要】

新生児疾患の病態を検討するために、サイトカイン、転写因子のプロファイル等を解析し、また早産児疾患と遺伝子多型との関連を検討した。慢性肺疾患を発症した児では複数の血清サイトカインが高値で、吸入ステロイド療法により一部が低下した。遺伝子多型解析では、脳室周囲白質軟化症とVEGFA、未熟児網膜症とITPKC、酸素投与期間とVEGFAの各遺伝子多型の関連が示唆された。臍帯血中のTGFβ1とβ2は著しく高値で周産期における生理的・病的意義が大きいと考えられた。また、その他の各種新生児疾患でサイトカインプロファイルの解析により多くの知見を得られたので、論文報告した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】21390089 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写因子 / 癌 / 免疫学 / 遺伝子 / 細胞・組織 / 発現制御

【研究成果の概要】

近年、慢性炎症によってがんが引き起こされうること、そしてその際転写因子NF-κBががんの増悪に深く関わっていることが示されている。本研究では、自然免疫刺激を含む多くの共通した刺激でNF-κBと同時に活性化されるInterferon Regulatory Factor(IRF)転写因子ファミリーが、炎症による発がんに対して抑制的に作用することを、遺伝子欠損マウスを用いた発がんモデル系の解析により明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】機能系基礎歯科学

【研究領域課題番号】20390474 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

骨 / 破骨細胞 / 炎症 / 細胞分化 / IRF-8 / RANKL / 免疫 / 遺伝子 / Toll-like receptor / 歯周病 / 歯 / 骨代謝 / 自然免疫 / 骨芽細胞 / 骨粗鬆症 / 骨破壊 / 転写因子

【研究成果の概要】

破骨細胞の分化制御因子の同定は、細胞分化メカニズムの解明や骨疾患の治療方法の開発に役立つ。我々は、IRF-8という転写因子が破骨細胞の分化を抑制する役割を担い、それを欠損したマウスは骨粗鬆症を発症することを見いだした。さらにIRF-8による分化抑制の分子メカニズムを解明し、その結果をNature Medicine誌(15:1066-1071,2009)に発表した。これらの成果は今後の生命科学研究や骨疾患などの医療に貢献すると期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円)

【研究分野】臨床獣医学

【研究領域課題番号】17208027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

獣医学 / 癌 / シグナル伝達 / 遺伝子 / シグナル分子 / 細胞増殖 / 細胞周期 / 肥満細胞腫 / 転写因子 / 分子標的 / イヌ / 突然変異

【研究成果の概要】

イヌ肥満細胞腫臨床サンプルに関し、c-kit遺伝子の全領域について遺伝子変異の検索を行い、細胞膜直下領域の遺伝子変異が12%程度の症例に認められたものの、その他88%の症例におけるc-kit遺伝子は、野生型であることを示した。また、変異型c-kit遺伝子を用いて遺伝子導入実験を実施したが、腫瘍性増殖が誘導されなかった。このことから、c-kit遺伝子の変異が腫瘍性増殖の根幹ではなく、それ以外の細胞内分子にも何らかの異常が併発することで腫瘍性増殖が誘導されていることが示唆された。肥満細胞腫細胞ではD型サイクリンの過乗発現、Bcl-2ファミリー分子Mcl-1の過剰発現、Bcl-2抑制性BH3ファミリータンパクの低発現、p21・p27・p53などのガン抑制遺伝子の低発現が認められた。また、転写因子NF-κBやAP-1が活性化しており、これらの分子標的阻害剤によって細胞周期の進行が阻止され、細胞の増殖が抑制されることが明らかとなった。その活性化を誘導する上流の細胞内シグナル分子として、PI3キナーゼ系の下流でS6キナーゼが強く活性化しており、転写を制御するS6リボソーマルプロテインの発現が亢進していることが明らかとなった。さらに、c-kit遺伝子に変異を有さず、高親和性IgEレセプターを発現する新しいイヌ肥満細胞腫株を樹立し、その成果を論文発表した。c-kit遺伝子変異以外の腫瘍化あるいは腫瘍性増殖促進メカニズムを検索する目的で、症例サンプルや数種のイヌ肥満細胞株を用いて、各種サイトカインおよびそのレセプターの発現とグレード(悪性度)との関連を検討した。肥満細胞種の多くが、IL-3や-6、GM-CSF、SCFなどの増殖因子を自ら産生し、それらのレセプターも発現していること、それらを中和することで細胞増殖が抑制されることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】49,140千円 (直接経費: 37,800千円、間接経費: 11,340千円)

【研究分野】動物生理・行動

【研究領域課題番号】16370035 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ミツバチ / 社会性 / 攻撃性 / ダンス言語 / 行動 / 脳 / 遺伝子 / 分子的基盤 / 初期応答遺伝子 / 転写因子 / 線虫 / 攻撃行動 / ウイルス

【研究成果の概要】

本研究では、ミツバチが示す様々な社会性行動(特に、ダンスコミュニケーションと攻撃性)の分子的基盤を探るため、脳で領野や行動選択的に発現する遺伝子の同定と解析を進めた。主な研究成果は以下の通りである。
(1)新規な最初期遺伝子Kakuseiの発現を指標に、ダンスコミュニケーションに関わる脳領野を調べた結果、キノコ体(昆虫脳の高次中枢)の小型ケニヨン細胞の活動が採餌蜂とダンス蜂で亢進していることを見出した。
(2)女王蜂に比べて働き蜂(育児蜂/採餌蜂)に強く発現する遺伝子を検索した結果、エクダイソン情報伝達に関わるホルモン受容体HR38遺伝子が採餌蜂の脳のキノコ体の小型ケニヨン細胞選択的に発現することを示した。
(3)エクダイソン情報伝達に関わる2種類の遺伝子、BR-C、E75について、いずれも脳でキノコ体選択的に発現するが、キノコ体の中では発現する神経細胞が異なることを見出し、キノコ体の神経細胞の役割分担を示唆した。
(4)キノコ体選択的に発現する転写因子Mblk-1の線虫ホモログ(MBR-1)について遺伝学的な機能解析を行い、発生段階で生じる余分な神経突起の剪断において、UNC86-MBR-1の転写カスケードが関わることを示した。
(5)ミツバチの視覚記憶のメカニズムを調べるために、固定した働き蜂を用いて視覚刺激と口吻伸展反射の連合学習系を開発した。この実験系を用いて、ミツバチでも視覚順応や残像が起きていることを示した。
(6)攻撃蜂の脳から同定されたKakugoウイルスについて疫学調査を行い、感染率が高いコロニーでは攻撃蜂のみならず巣内の働き蜂からもウイルスが検出されることを見出した。また、ダニが感染を媒介する可能性を示した。
これらの知見はいずれも独創性が高く、ミツバチの社会性行動の分子的基盤の解析の端緒となるものと期待される。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2004 - 2005

【配分額】15,700千円 (直接経費: 15,700千円)

【研究分野】循環器内科学

【研究領域課題番号】14570648 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

心筋細胞分化 / 心筋特異的転写因子 / 心筋分化モデル細胞 / 細胞株 / Wntシグナル / Csx / Nkx2.5 / 心筋分化 / 発生 / 心筋再生 / ホメオボックス / 遺伝子 / 転写因子

【研究成果の概要】

Wntシグナルは心筋分化を抑制的に制御し、Wntシグナルの抑制因子であるDkk-1が心筋細胞分化を予定心臓領域以外に誘導することがニワトリ胚の研究から明らかとなった。しかし、より詳細な検討を行うにはin vitroにおける解析が必要と考えられた。P19CL6 cellは1%DMSO存在下の培養で拍動する心筋細胞へと分化し、様々な心筋細胞特異的遺伝子を発現することから、in vitroの心筋分化を研究する上で有用なモデル細胞として考えられている。そこで我々は、このP19CL6 cellにXenopus Wnt-8(Xwnt-8)を遺伝子導入し、Xwnt-8を恒常的に発現する細胞株を樹立した。また、Wnt阻害因子であるDkk-1を恒常的に発現する細胞株も同時に樹立した。Xwnt-8を恒常的に発現させた細胞株CL6-Xwnt-8は同じ条件下での培養において拍動する心筋細胞は認められず、心筋特異的転写因子であるCsx/Nkx-2.5の発現がRT-PCRにおける解析で低下していた。このことから、WntがCsx/Nkx2.5の発現を調節している可能性が示唆された。一方、Dkk-1の細胞株CL6-hDkk-1は心筋細胞への分化は認められ、Csx/Nkx-2.5の発現がP19CL6 cellと同様に認められた。しかし、CL6-hDkk-1は1%DMSOを除いた条件下では心筋細胞への分化は認められなかった。In vivoでの解析では、Dkk-1によるWntシグナルの抑制により心筋分化を誘導することができたが、我々のin vitroにおける検討では心筋細胞を誘導することができなかったことから、さらに重要な因子が存在している可能性が示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)

【研究分野】産婦人科学

【研究領域課題番号】13671746 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写因子 / ウイルス / ファージ / ペプチド / 遺伝子 / 転写活性 / 抗ウイルス剤 / 子宮頸癌

【研究成果の概要】

我々はこれまで子宮頸癌についてHPV感染を指標にした分子診断の可能性について検討してきた。まず、HPV16型のE7蛋白質に対する抗体が、HPV16型のDNAが検出される進行子宮頸癌患者の血清中から検出が可能な症例があることを明らかにした(Fujii et al.:Jpn J Cancer Res 86:28-34,1995)。さらに子宮頸癌の前癌病変を認めた患者より子宮頚部擦過細胞を採取し、RT-PCR法にてE6・E7の転写産物が病変の進行に伴い検出率が上昇することを明らかにした(Fujii et al : Gynecol Oncol 58:210-215,1995)。これらの結果はE6・E7遺伝子産物が臨床的にも癌の発生や維持に深く関与していることを示している。E2蛋白質はE6・E7遺伝子の発現を調節しているDNA結合蛋白質であることから、ウイルス発癌の機構を解析する上で極めて重要な蛋白質といえる。そこで、E2蛋白質に結合し、その転写機能を阻害するペプチドを単離することを目的とした。HPV16型のE2蛋白質を大腸菌で発現させ蛋白質を精製した。このE2蛋白質をプレートに固相化し、任意のアミノ酸配列がファージのファイバー蛋白質に発現しているライブラリーを用いて、E2蛋白質に結合するファージクローンを単離した。その結果、トリプトファンを含むペプチド配列が単離された。そこで、このトリプトファンをアラニンに置換したのち、E2蛋白質との結合性を比較したところ、変異ペプチドでは、その結合能が低下した。さらに、単離されたペプチド配列に核移行シグナルを付加した合成ペプチドを作成し、E2遺伝子の転写活性に及ぼす影響についてルシフェラーゼアッセイ法にて検討したところ、転写活性の低下が認められた。以上のことから、単離されたペプチドはE2蛋白質に結合し、その転写活性を抑制することが判明した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】3,600千円 (直接経費: 3,600千円)