【研究領域課題番号】22K18338 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光操作 / ゲノム / 遺伝子 / 標識 / 細胞

【研究種目】挑戦的研究(開拓)

【研究期間】2022-06-30 - 2025-03-31

【配分額】26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)

【研究領域課題番号】21K19926 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

自家蛍光 / 核酸抽出 / ゲノム / 遺伝子 / 画像処理

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2021-07-09 - 2024-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究領域課題番号】20H00449 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 遺伝子 / 癌 / 蛋白質 / 放射線

【研究成果の概要】

真核生物では、ゲノムDNAはクロマチンを形成することで細胞核内に収納されている。クロマチンは、DNAを損傷から保護する役割を担っていると考えられているが、一方で、DNA損傷修復に対して阻害的にも働く。細胞には、ゲノムDNA二重鎖切断損傷を正確に修復するための機構が備わっている。増殖時の細胞では、複製された染色体を鋳型にした相同組換え修復（HRR）によって二重鎖切断修復を行うことが可能となる。他方、非分裂細胞では、鋳型となるべき複製された染色体が存在しないため、転写と共役した二重鎖切断修復（TC-HR）が提案されている。本研究では、TC-HRで機能すると考えられるRAD52やRAD51を中心に、これらがCSBなどのクロマチンリモデリング因子と協同的に、クロマチン上でDNA損傷修復を行うしくみを解明することを目指す。本目的を達成するために、以下の計画１－３の研究を行なった。＜計画１＞ CSBが二重鎖切断損傷と遭遇したRNAポリメラーゼを認識するしくみの解明：損傷依存的にヌクレオソーム中で停止したRNAポリメラーゼとヌクレオソームとの複合体の調製に成功した。並行して、昨年度に精製系を確立したCSBのPichia属の酵母ホモログであるRAD26を用いて、RAD26とヌクレオソームとの複合体の形成を生化学的に検討した。＜計画２＞ クロマチン構造の基本単位であるヌクレオソームの構造を変換するしくみ： CSBによるクロマチンリモデリングの分子機構を明らかにするために、RAD26とヌクレオソームとの複合体のクライオ電子顕微鏡による解析を開始し、データの取得に成功した。＜計画３＞ RNAに依存したDNA修復反応におけるRAD52の役割：本年度は、全長のRAD52の立体構造解析をクライオ電子顕微鏡による単粒子解析によって行い、RAD52が多様な多量体を形成することを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)

【研究領域課題番号】20H00545 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

癌 / 遺伝子 / ゲノム / 遺伝学 / 病理学 / 肺がん / 治療標的

【研究成果の概要】

上皮内肺がん17例、微小浸潤腺がん2例について、全ゲノム/RNAシークエンスデータおよび長鎖シークエンスデータを取得し、進行がんと比較することで、総合的に早期肺発がん機構のメカニズムの推定を行った。既知のがん遺伝子変異としては、EGFR、KRAS、MET、BRAF、HER2遺伝子の変異、RET遺伝子融合は、早期肺がん形成に働くドライバー変化であることが明らかにされた。一方、TP53やSMARCA2/4がん抑制遺伝子の変異は、上皮内がん、微小浸潤腺がんでは認められず、進行がんのみに存在したことから、TP53遺伝子失活は浸潤能等悪性度獲得に機能することが明らかにされた。進行肺がんの一部では、Hyper-mutator症例が見られるが、早期肺がんでは見られず、大規模構造変化については、上皮内がんと比べて進行肺がんで増加することが明らかとなった。
一方、肺がんでみられるものを含めたRET遺伝子の各種点変異について、NIH3T3細胞やBa/F3細胞を用いたTransforming assayを行った。この際、甲状腺がんでの既知ホットスポット変異M918Tを陽性コントロールとして評価したところ、当該変異よりもその力は弱いもののNIH3T3細胞やBa/F3細胞を形質転換させる変異が多数存在し、それらは細胞外ドメインにも及ぶことが明らかになった。細胞外ドメイン変異は、恒常的な二量体化、ERK分子の活性化をもたらし、NIH3T3やBa/F3の形質転換細胞の増殖能はRETキナーゼ阻害薬セルパカチニブ、プラルセチニブの投与により抑えられた。以上のことより、RET遺伝子の点変異は、肺がんなど、複数のがん種の発がんに寄与し、治療標的分子となることが示された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31

【配分額】44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)

【研究領域課題番号】19KK0155 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

インド / トウジンビエ / 遺伝子 / ゲノム / データベース / 微生物 / 栄養 / 根

【研究成果の概要】

トウジンビエのストレス耐性に関わる遺伝子群の候補としてSBP転写因子遺伝子群に着目し、それらの配列を特徴付け、それを国際誌において発表した。共同研究機関であるインド・国際半乾燥熱帯作物研究所（ICRISAT）から新規に提供されたトウジンビエの農業形質の表現型データと先行研究から収集した窒素関連形質の表現型データを用いてゲノムワイド関連解析を行い、それらの形質に関連しうるゲノム領域・遺伝子を検出した。そのような遺伝子の一つであるPgMATE2をクローニングし、これを強く発現する形質転換シロイヌナズナを作出した。
窒素欠乏ストレスに対するトウジンビエの成長応答と窒素吸収特性を系統間で比較するための実験系を系統ICMB843を用いて以下の通り確立した。成長応答に関しては、硝酸アンモニウム（NH4NO3）を窒素源とした水耕栽培系に砂耕苗を移植し、馴化期間を経た後、2 mM NH4NO3の窒素十分区と0.1 mM NH4NO3の窒素欠乏区に供して7日間処理することで、窒素欠乏により個体成長が抑制され、根の割合が増大することを確認した。窒素吸収特性に関しては、明期2時間目から20分間、1 mMあるいは0.05 mMの標識窒素源を含む培養液を供与し、その後通常の培養液に移して翌暗期終了時までを追跡期間とすることで、標識窒素の個体への取り込みと地上部への転流を評価できることを確認した。
潅水制限に対するトウジンビエの生育応答とアーバスキュラー菌根菌の感染の効果を定量するための幼苗期試験、ポット試験、圃場試験を設計した。実験は主にICMB89111系統を用いて行い、一部にICMB95444系統も用いた。潅水制限のアーバスキュラー菌根菌感染率に対する効果は小さく、幼苗期においてのみICMB95444の方がICMB89111よりも高いアーバスキュラー菌根菌感染率を持つ傾向が見られた。

【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

【研究期間】2019-10-07 - 2025-03-31

【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)

【研究領域課題番号】18H03932 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光操作 / 細胞 / 遺伝子 / ゲノム / タンパク質 / Cre-loxP / トランスポゾン

【研究成果の概要】

本研究では，DNA組換え反応の光操作技術（PA-Cre）を染色体に組み込んだノックインマウスやPA-Cre をコードするアデノ随伴ウイルスベクター（AAV）を開発すると共に，当該技術のマウスの生体（in vivo）での検証を通じて新たな細胞解析技術を創出した．さらに，光照射でゲノム上での転移反応を示す光駆動型のタンパク質分子を世界で初めて開発し，細胞レベルでの検証を行なった．これらの技術は，従来技術では困難だった生体内での様々な細胞系譜の解明や遺伝子機能の解明に大いに貢献すると考えられる．

【研究の社会的意義】

本研究では，従来にない新しいコンセプトのゲノムの光操作技術を開発し，それをマウスのゲノムの上で実際で操って，新たな細胞解析技術を創出した．これらの技術は，従来技術では困難だった生体内での様々な細胞系譜の解明や遺伝子機能の解明に大いに貢献すると考えられる．本研究で開発された技術により，神経幹細胞やガン幹細胞を含めた様々な幹細胞からの細胞系譜を解明できるようになったり，様々な遺伝子の機能解明が可能になれば，基礎生命科学の諸分野や再生医療，ガン医療等に大きなインパクトを与えることができる．

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】17H01408 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム維持修復 / ゲノム多様性 / ゲノム進化・再編 / 遺伝情報複製・再編 / ゲノム機能 / 活性発現の分子機構 / 染色体構築・機能・分配 / 生体高分子構造・機能 / ゲノム / 遺伝子 / 癌 / 蛋白質 / 放射線 / 構造活性相関

【研究成果の概要】

本研究の目的は、ゲノムDNAの維持と再編に必須である相同組換えの中心反応 “相同鎖検索”が、クロマチン構造上でどのようになされるのかを明らかにすることである。クロマチン再構成技術、in vitro組換え試験系、そしてX線およびクライオ電子顕微鏡による構造生物学的解析を融合することで、クロマチン上における相同鎖検索のメカニズムの解析を行なった。その結果、減数分裂期組換えで働く因子であるSYCP3の生化学的特性、クロマチンが高度に凝縮しているヘテロクロマチンの基盤構造、相同鎖検索で重要なRAD52とDNAとの複合体構造などを明らかにした。

【研究の社会的意義】

DNAの二重鎖切断損傷は、ゲノム情報に重篤なダメージを与える。それゆえ、その正確な修復は生物の生存に必須の機構であり、相同組換えはその中心的な役割を果たす。相同組換えは、原核生物から真核生物に至るまで生物界に保存されている重要な生命維持機構である。また減数分裂期において、雌雄由来のゲノムDNA情報を交換する遺伝的組換えにおいても機能し、生物の多様性を生む機構をも担っている。二重鎖切断損傷修復の破綻が、がんなどの重篤な疾病の原因になっていることも報告されており、そのメカニズムの理解は、学術的および社会的に大きな意義を持つ。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)

【研究分野】構成的システム生物学

【研究領域課題番号】17KT0027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

サンゴ / 褐虫藻 / 共生 / ゲノム / 遺伝子

【研究成果の概要】

サンゴは、宿主動物の造礁サンゴと共生している藻類が共生し、あたかも一つの生物、ホロビオントとして生存する。本研究では、サンゴと褐虫藻のゲノム情報を活用し、複雑なサンゴ“ホロビオント”構成原理の解明に挑んだ。サンゴ幼生への褐虫藻培養株の感染実験と網羅的遺伝子発現解析により、共生に関わるサンゴの遺伝子群を特定した。これらの機能推定や進化的背景が明らかになり、多様なサンゴの共生メカニズムの存在が示唆された。

【研究の社会的意義】

異なる褐虫藻感染株をサンゴ幼生へ感染させて、サンゴの遺伝子発現変動を網羅的に解析・比較することで、サンゴと褐虫藻の共生に重要な、サンゴの遺伝子群を特定することができた。これらのいくつかは、特定のサンゴ分類群で遺伝子重複により独自に誕生しており、サンゴの多様な共生メカニズムの存在が示唆された。さらにサンゴから単離された褐虫藻株、褐虫藻との共生様式が異なるサンゴの全ゲノム解読を行い、サンゴと褐虫藻の共生メカニズムをゲノム科学的に多方面から解析する研究基盤を構築した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-07-18 - 2021-03-31

【配分額】13,780千円 (直接経費: 10,600千円、間接経費: 3,180千円)

【研究分野】病理病態学、感染・免疫学およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K19565 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ショートORF(sORF) / 短鎖ペプチド / ノンコーディングRNA(ncRNA) / ヒトゲノム / 疾患マーカー / ゲノム / 遺伝子 / 癌

【研究成果の概要】

ヒトゲノムには数多くの長鎖ノンコーディングRNA(lncRNA)遺伝子が同定されているが、その多くの機能は分かっていない。一方、lncRNAだと考えられていた遺伝子が短いペプチドをコードしている例が報告されている。ここでは、分子生物学と生化学を使った実験的アプローチと情報生物学に基づく計算的アプローチを連携させて、lncRNAとして同定されていたヒトのRNAの中から、短いペプチドをコードしているRNAを体系的に発見した。さらに、それらのペプチドのヒト細胞における生理機能を明らかにした。

【研究の社会的意義】

ヒトlncRNAの多くの機能は分かっていないが、それらの幾つかは、特定の疾患組織で過剰に発現することから、疾患マーカーとして利用されている。しかし、それらは、疾患マーカーとしての血中での安定性の低さが指摘されている。一方、lncRNAだと考えられていた遺伝子が短いペプチドをコードしている例が報告されている。ペプチドマーカーは、RNAマーカーに比べて血中での安定性が高く、また、臨床現場への導入も容易であることから、その開発が渇望されている。ここでの研究成果は、ヒトゲノムから網羅的にペプチド疾患マーカーを発見することに寄与すると期待される。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2019-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】整形外科学

【研究領域課題番号】17K10985 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発がん / 遺伝子 / ゲノム / トランスレーショナル・リサーチ / 融合遺伝子 / SWI/SNF複合体 / 肉腫 / 滑膜肉腫 / 希少がん / AYA世代 / SWI/SNF / BAF / クロマチンリモデリング複合体 / SS18-SSX / 遺伝子発現制御 / 悪性軟部腫瘍 / 癌 / トランスレーショナルリサーチ

【研究成果の概要】

滑膜肉腫は、思春期から若年成人に好発する代表的な悪性軟部腫瘍（肉腫）である。原因と考えられる融合遺伝子SS18-SSXのがん化に関わる機能は未解明な点が多い。本研究では、SS18がクロマチン制御SWI/SNF複合体のサブユニットであることに注目し、SS18-SSXを有する変異SWI/SNF複合体の機能異常が滑膜肉腫のがん化に関与するという仮説のもと、滑膜肉腫細胞株のSS18-SSXをノックダウンし、変異SWI/SNF複合体の分子生物学的機能を解析した。結果、SS18-SSXを含む変異SWI/SNF複合体による滑膜肉腫に特徴的な遺伝子発現制御の異常を明らかにした。

【研究の社会的意義】

滑膜肉腫は思春期から若年成人に発生する代表的な悪性軟部腫瘍である。進行例に対する有効な治療法がないため、疾患特異的融合遺伝子SS18-SSXによる発がん機構を標的とした新規治療の開発に期待が高まっており、SS18-SSXの機能解析をおこなった本研究の成果はそれに向けた新規知見を提供した。さらに、本研究の成果は、SWI/SNF複合体の異常によって生じる様々な疾患における病態解明のモデルを提供した、という点で、非常に重要である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【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】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】ゲノム医科学

【研究領域課題番号】16K14648 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子多様性 / 免疫学 / ゲノム / プロテアソーム / T細胞 / 自己免疫疾患 / ゲノム編集 / 遺伝子

【研究成果の概要】

胸腺プロテアソーム遺伝子PSMB11の多様性（variation）がCD8 T細胞の抗原認識レパトアと免疫関連疾患の感受性に影響を及ぼす可能性を検証した。機能に影響を与える３種類のvariationについて、ノックインマウスを作製したところ、胸腺でのCD8 T細胞の正の選択が阻害された。特に日本人に多くみられるG49Sは、CD8 T細胞のTCRレパトアを変化させ、自己免疫疾患であるシェーグレン症候群の発症リスクを高めることが示された。以上の結果より、PSMB11のvariationがCD8 T細胞のレパトア選択と自己免疫疾患の感受性を変化させることを明らかにした。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【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】進化生物学

【研究領域課題番号】16K18591 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロアリ / 遺伝子 / 進化 / 社会性 / 連鎖解析 / ゲノム / 分業 / 遺伝子進化 / 昆虫

【研究成果の概要】

シロアリは、多数の個体が集合して社会を形成する。その社会では個体間での分業がおこなわれており、繁殖に専念する繁殖個体（女王・王）や、繁殖をせずに他個体への給餌等の利他行動を行う非繁殖個体（ワーカーなど）などが存在する。本研究ではシロアリの分業に関わる遺伝子、とくに非繁殖個体の個体発生に関わる遺伝子（不妊化遺伝子）を同定するため、交配実験や全ゲノム情報を利用した解析をおこなった。その結果、不妊化遺伝子が存在するゲノム領域の候補を絞り込むことができた。

【研究の社会的意義】

社会性の進化は、単細胞生物から多細胞生物細菌への進化と並ぶ、生物進化の大イベントであり、生物進化について理解を深めるために探究すべき重要な現象である。本研究では、特に複雑で巨大な社会を構築するシロアリにおいて、その社会性がどのような遺伝子によって生み出されるのかを解明することを目的とした。本研究の結果、シロアリの社会性に関わる遺伝子の候補を選定することができた。今後、それらの遺伝子の機能解析を行うことで、社会性を生み出す分子機構の解明につながる。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【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】文化人類学・民俗学

【研究領域課題番号】16H06320 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

人種 / エスニシティ / 差別 / 遺伝子 / 環太平洋 / 遺伝学 / 移民 / アート / 被差別部落 / 人種化プロセス / 人種差別 / ポストゲノム / マイノリティ / 人類学 / 人種化のメカニズム / ゲノム / 集団のラベリング

【研究成果の概要】

本研究は、すべて人種化のプロセスとメカニズムを扱うものであり、内容的に相互に関連しつつも、以下のサブテーマに分けられる。代表者である竹沢は、それぞれのテーマにおいて、分担者らの協力を仰ぎながらリーダーシップをとっている。
①人種主義・反人種主義の越境・転換に関する日仏共同研究、②人種化の政治経済の通文化的メカニズムに関する個人研究、③ポストゲノム時代の遺伝子検査ビジネスに関する国際共同研究、④日系・アジア系アメリカ人の人種化と抵抗に関する国際共同研究、⑤環太平洋における人種主義に関する共同研究、⑥ミックスレイス（「混血」）に関する国際共同研究、⑧多文化共生に関する研究などである。それぞれのテーマで研究会、公開セミナー、国際シンポジウム等を開催している。2019年度の出版物としては、分担者とともに編集した学術書『環太平洋地域の移動と人種』（京都大学学術出版会）、海外の共同研究者とともに編集した雑誌特集号2冊 Asian Diasporic Visual Cultures and the Americas (ADVA)、『人文学報』特集）、特集1冊（UCLA発行の雑誌、Amerasia Journal特集)など、多数出版した。これらのすべてにおいて、序論とともに、個人研究の成果も執筆した。
また竹沢は個人研究において研究代表者の竹沢は、カリフォルニア大学バークレー校など海外からも招待され講演を行った。またインパクトファクターの高い学術誌Ethnic and Racial StudiesyやAmerasia Journalに論文を掲載した。このように国内外を問わず研究成果を積極的に発表している。
また『朝日新聞』（2019年8月28日）に「根強い人種神話　差別乗り越える英知： 人文考8」 が掲載されるなど、シンポジウムとともに積極的に社会還元を行う。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31

【配分額】150,930千円 (直接経費: 116,100千円、間接経費: 34,830千円)

【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】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】15H04319 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

CRISPR / dCas9 / base-pairing / thermodynamics / melting temperature / バイオテクノロジー / 遺伝子 / 核酸 / ゲノム / RNA

【研究成果の概要】

本研究は、CRISPR法の改良による次世代型ヒト遺伝子機能解明のための基盤技術の開発を目的とした研究である。CRISPRシステムとは、原核生物の免疫防御システムを利用した新しいゲノム編集法であり、あらゆる生物種に応用可能な画期的技術として注目されている。CRISPR法では、標的部位を塩基配列で識別するガイドRNAがCas9たんぱく質と複合体を形成し、ガイドRNAが対合したゲノム領域をCas9が切断する。そのため、本研究ではゲノム切断活性を伴わないdCas9を用い、実験的手法とバイオインフォマティックスを用いた手法を組み合わせることで、ゲノム編集効率が高く実用的な手法を確立することに成功した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】15H02370 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 遺伝子 / 遺伝学 / 神経科学 / 発生・分化 / ゼブラフィッシュ / 遺伝子トラップ / 脳・神経 / 器官形成

【研究成果の概要】

（１）遺伝子トラップスクリーンを実施し、さまざまな細胞・組織・器官特異的にGal4FFを発現するトランスジェニックフィッシュを多数作製した。これらの系統におけるトランスポソン挿入部位を決定した。
（２）細胞・組織・器官特異的Gal4FF発現トランスジェニックフィッシュを基に共同研究を実施し研究成果を英文論文40報として発表した。
（３）ボツリヌス毒素遺伝子を用いてGal4FF発現神経細胞の機能を効率良く阻害するシステムの開発に成功した。カルシウムイメージングを行い、エサなどの視覚刺激が食欲の中枢である視床下部下葉を活性化する神経回路を発見した。恐怖条件付け学習に必須な終脳の神経回路を同定した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)

【研究分野】構成的システム生物学

【研究領域課題番号】15KT0078 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 変異 / 遺伝子 / 遺伝子発現 / ゆらぎ / 大腸菌 / 変異率 / 進化 / ゲノム進化 / 進化生物学

【研究成果の概要】

本研究では、高頻度に変異が生じる条件で大腸菌を長期間培養し、蓄積したゲノム変異を解析した。得られた数千個の変異を解析した結果、ストレス応答に関わる遺伝子群に変異が集中しやすいことが分かった。また、増殖低下の要因は、有害変異の蓄積だけではなく、変異率増加そのものに起因することを突き止めた。さらに、変異は任意の塩基配列に完全にランダムに生じるのではなく、数塩基で構成される特定の塩基配列のモチーフに生じやすいことが分かった。これらの発見は、生じた変異への頑強さを付与する遺伝子の同定だけでなく、変異そのものが生じにくいゲノムを設計する上で重要な基礎的知見であると考えられる。

【研究の社会的意義】

変異は、遺伝情報に生じるエラーであり、病気の原因となるだけでなく、有用物質の生産性を低下させる原因になるなど、私たちの日常社会と深い関わりがあります。そのため、変異や変異の影響を抑制する原理の発見や技術開発が多くの学術分野で望まれています。本研究で得られた成果は、変異が細胞の増殖に与える悪影響に注目し、どのような遺伝子群が変異の有害作用の抑制に関わっており、どのような塩基配列であれば変異そのものが生じにくくなるかについて、示唆に富む情報を提供しています。本研究で得られた情報を基礎として発展させれば、変異に頑強でより安定な人工ゲノムを開発するなどの応用が可能になると期待されます。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-07-10 - 2019-03-31

【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】土木環境システム

【研究領域課題番号】15H04065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ウイルス / 下水 / メタゲノム解析 / ゲノム解析 / シーケンシング / ゲノム / 遺伝子 / 次世代シーケンシング / 土木環境システム / ウィルス

【研究成果の概要】

本研究は効率的な新興病原ウイルスの発見に適した検出手法の開発を目標とした。下水中のウイルスゲノム群から解析対象のゲノムのみを選択的に回収し，次世代シーケンシング法によりその塩基配列を決定することで，下水中の存在量が低いウイルスであってもゲノム解析を可能にする手法を開発した。また，下水中のウイルスを対象としたメタゲノム解析を行い，得たほとんどの配列がデータベースに近縁配列がないことを確認した。メタゲノムで得た塩基配列で得た塩基配列をもとに，未知のウイルスによると考えられるコンティグを作成し，その配列を持つウイルスゲノムが国内下水に常在する可能性を示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)

【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】26711024 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

種分化 / 進化 / ゲノム / 系統地理 / 遺伝子 / 繁殖行動 / 生殖隔離 / 適応進化

【研究成果の概要】

適応と生殖隔離の両方に同時に影響する形質である「魔法形質」は、すぐれて単純な種分化の機構として知られている。そのなかでも「カタツムリの巻型」は、形質状態がひとつの遺伝子で決定されるという点において特異な利点を持つ。本研究課題は、台湾東南部に分布するSatsuma属カタツムリの左巻き種群を対象に、巻型の進化過程を生態調査、系統地理学的解析、および交配実験によってあきらかにし、その結果をもとに巻型遺伝子を特定することを目的として実施された。その結果、当初の予想を上回る複雑な進化史が示唆され、遺伝子の特定には至らなかったものの、それらが同一の遺伝子により平行的に起源したという作業仮説は支持された。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円)

【研究分野】遺伝育種科学

【研究領域課題番号】25252002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

イネ / 出穂 / 収量構成要素 / ゲノミックセレクション / 作物生育モデル / 環境応答 / 予測モデル / 組換え近交系 / 育種学 / ゲノム / 遺伝子 / モデル化 / 気候変動 / ゲノム育種 / 作物モデル

【研究成果の概要】

イネの環境応答の主要因である出穂の早晩、および、その影響を受けて変化する収量構成要素を対象形質として、その環境応答のパターンについて遺伝と環境の両面からのモデル化にとりくんだ。出穂の早晩については、作物モデルとゲノミックセレクションのモデルを組合せ、出穂関連遺伝子のもつDNA多型の遺伝子型、および、栽培をしている環境における温度と日長を入力として、未試験の品種・系統の出穂日を予測するモデルの構築に成功した。また、組換え近交系を利用した実験では、生長過程における形態形質の変化を計測し、それら形質と環境条件の関係をモデルに含めることにより、バイオマスを予測するモデルを開発した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】25250023 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム維持修復 / ゲノム多様性 / ゲノム進化・再編 / 遺伝情報複製・再編 / ゲノム機能 / 活性発現の分子機構 / 染色体構築・機能・分配 / 生体高分子構造・機能 / 構造活性相関 / ゲノム / 遺伝子 / 癌 / 蛋白質 / 放射線

【研究成果の概要】

本研究の目的は、クロマチン構造によって凝縮されている染色体ゲノムDNA上で、相同組換えがどのように行われているか、その分子機構を解明することである。本研究では、in vitro相同組換え反応系とクロマチン再構成系とを独自に融合させることで、高次クロマチン上における相同組換え反応機構を明らかにした。また、ヒストンバリアントによって形成される多様なクロマチン構造が、相同組換え反応を制御することを見出した。さらに、相同組換えの中心酵素であるRAD51とDMC1の機能差異について重要な知見を得た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】45,890千円 (直接経費: 35,300千円、間接経費: 10,590千円)

【研究分野】疫学・予防医学

【研究領域課題番号】25293145 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子遺伝疫学 / 予防医学 / 個人差医療 / 尿酸 / 遺伝統計学 / 個人差医療に基づく予防医学 / テーラーメイド医療 / ゲノムワイド関連解析 / 痛風関連遺伝子 / 遺伝子 / トランスポーター / トランスレーショナルリサーチ / 生活習慣病 / 分子疫学 / ゲノム

【研究成果の概要】

本研究では、多数例の痛風症例等のゲノムサンプルと臨床データを収集し、全例およびサブタイプ別にゲノムワイドな解析を行った。また、見出された痛風・尿酸関連遺伝子を対象とした分子機能解析を行い、痛風・高尿酸血症の発症リスクを評価した。本研究により、サブタイプ特異的なものを含む10個の関連遺伝子座を見出した。さらに、尿酸排泄輸送体遺伝子ABCG2の機能低下型変異は個人の発症リスクだけではなく、日本人集団としても大きな発症要因であることを見出した。すなわち、遺伝子解析によるハイリスク群のスクリーニングの可能性と、見出されたハイリスク群への遺伝子変異に基づく個別化医療の可能性を見出すことができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

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

【研究分野】応用薬理学

【研究領域課題番号】24659265 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子修正 / 遺伝性神経筋疾患 / 細胞治療 / ゲノム / 細胞 / バイオテクノロジー / DMD / 遺伝子

【研究成果の概要】

Duchenne 型筋ジストロフィー(DMD)をはじめとする単一遺伝子病に対し、遺伝子治療によるタンパク質補充療法の非臨床試験が活発に推進され効果が期待されているが、将来的には遺伝子変異そのものの修正が根本的な治療として期待される。遺伝子組み換え技術を用いた遺伝子修正療法の実用化をめざし、より高い有効性と安全性、正確性を備えたシステムの構築を検討した。また、疾患モデルにおける炎症病態を解析し、遺伝子修正細胞のプラットフォームとして間葉系幹細胞や歯髄幹細胞の応用可能性を検証した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】耳鼻咽喉科学

【研究領域課題番号】24390391 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 医療・福祉 / ゲノム / 脳神経疾患 / バイオテクノロジー

【研究成果の概要】

Auditory Neuropathy (AN)は著しく言語聴取力が低い新しい難聴の病態である。本研究ではANの新たな遺伝的原因の解明を目的とした。まず36例のAN症例でサンガー法による検討をして、25例でOTOF遺伝子に11種類の新規変異を同定し、1例でGJB2遺伝子に既知変異を同定した。OTOF遺伝子変異が1アレルの4例では全ゲノムSNP解析と定量的PCR解析で大欠失を同定しなかった。上記解析で変異を同定しなかった10例では、エクソーム解析で新規AN候補遺伝子を3種類(PNPLA3、RYR3、TACC2)同定し、1家系ではOPA1に新生突然変異の可能性が高い新規変異を同定した。

【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】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】23510234 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

mRNA品質管理 / 生殖細胞 / エキソン連結部複合体 / 細胞質スプライシング / 線虫 / 異常スプライシング / 性決定遺伝子 / RNA品質管理 / 遺伝子 / 核酸 / ゲノム / 発現制御 / 性決定

【研究成果の概要】

mRNA前駆体のスプライシング後のエキソン連結部に形成されるエキソン連結部複合体（EJC）の構成タンパク質であるY14の発現を阻害した線虫C. elegansでは、イントロンを含むスプライシング未完了RNAが細胞質に漏出することが明らかになった。さらに、これらのスプライシング未完了RNAの中には、細胞質において小胞体タンパク質IRE-1によってプロセシングを受けるものが存在することが示唆された。以上の結果は、Y14を含むEJC中核因子がイントロンを含むRNAの核外漏出を防ぐことによって、遺伝子発現の正確性を保証するゲートキーパーとしての新規機能を持つことを示唆している。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)

【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】23370096 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 遺伝子 / 進化 / 環境適応 / トランスクリプトーム / 次世代シーケンサ / 遺伝子強制発現 / ショウジョウバエ / 遺伝学 / cDNA / 人為選択 / 塩基多様度 / 集団解析

【研究成果の概要】

本研究は、近年、分布を熱帯から温帯に急速に広げたアカショウジョウバエについて、低温環境への進化的適応の分子機構を明らかにすることを目的とした。温帯産と熱帯産の系統の間で低温耐性を比較したところ、平均して温帯産の低温耐性は熱帯産よりも高く、その大きな要因として低温順化の効果が高いことが分かった。そこで、アカショウジョウバエで低温順化によって発現量が変化する遺伝子を調べ、その発現量の変化をキイロショウジョウバエで遺伝子操作技術を用いて再現したところ、いくつかの遺伝子の発現量の変化が実際に低温耐性を向上させることが分かった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】19,500千円 (直接経費: 15,000千円、間接経費: 4,500千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】23390272 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピジェネティクス / エピゲノム / レット症候群 / MeCP2 / 遺伝子発現 / 修復治療 / 化合物 / バルプロ酸ナトリウム / 自閉症 / 神経疾患 / iPS / 遺伝子 / 治療 / ゲノム / 脳神経疾患 / 発現制御 / トランスレーショナルリサーチ

【研究成果の概要】

エピゲノムには、ゲノムにはない可逆性が存在する。そこで、エピゲノム異常に起因する発達障害疾患（Rett症候群）を対象にエピゲノム修復治療の可能性を検証した。当初、個々の遺伝子に作用する化合物の作製を予定したが、修復対象遺伝子が多数想定されたことから、グローバルな作用を有する化合物の探索を行った。その結果、本症に使用されている抗てんかん薬に多数の遺伝子を対象にしたエピゲノム修復を介した発現回復作用があることが神経培養細胞で判明した。さらにこの薬剤以上の作用を有する新規化合物を２種見いだした。この効果が新規に本症患者から作製したiPS細胞で確認できれば、本症の新たな治療薬候補になると考えられた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31

【配分額】18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)

【研究分野】応用微生物学

【研究領域課題番号】22580097 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

きのこ / 光受容体 / 形態変化 / シイタケ / 子実体形成 / 光応答 / バイオインフォマティクス / 遺伝子発現 / 次世代型DNAシーケンサー / 遺伝子 / ゲノム / 応用微生物 / シグナル伝達 / 生体分子 / 農林水産物 / 発生・分化 / 子実体

【研究成果の概要】

きのこの子実体形成には光が必要である。シイタケの光受容体遺伝子 Le.cry は、担子菌初のクリプトクロム型光受容体をコードしていた。その産物Le.CRY の解析 の結果、青色光領域を吸収し子実体形成に関わることが示唆された。プロテオーム解析の結果、 リン酸化や糖鎖付加などの翻訳後修飾を介して、子実体形成に関わる代謝経路やシグナル伝達 経路が存在することが分かった。トランスクリプトーム解析の結果、光応答遺伝子群を網羅・ 同定した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】22310120 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / ゲノム / 転写調節 / 発生・分化 / ホヤ / メダカ

【研究成果の概要】

次世代型DNAシークエンサーによりmRNAの５'端配列を大量に決定し、ゲノム上にマッピングすることによりホヤゲノム中の転写開始点と遺伝子発現プロファイルを決定した。これらのデータを用いて、組織特異的または発生段階特異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、miRNA遺伝子の転写制御領域の同定等の成果が得られた。ホヤとメダカを用いた発生遺伝学的実験解析により、細胞特異的な転写制御に関わる転写因子を同定し、転写因子とシス調節領域の相互作用およびクロマチン構造の変化による、ホヤと脊椎動物で共通の遺伝子発現調節機構を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2013-03-31

【配分額】20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】21500301 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナプス / 脳・神経 / ゲノム / 転写調節 / Arc / シグナル伝達 / 遺伝子 / 長期記憶 / 海馬

【研究成果の概要】

神経特異的前初期遺伝子Arcはシナプスの長期可塑性や長期記憶形成に関わり、その発現は神経活動によって制御されている。本研究においては、まず、このArcの活動依存性を担うゲノム領域を決定し、この転写調節に関わる因子を同定した。また、Arc遺伝子産物であるArcタンパクがシナプスに局在し、グルタミン酸受容体の動態を制御する新たな機構を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【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】分子生物学

【研究領域課題番号】21570185 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 発現制御 / ゲノム / クロマチン / ヌクレオソーム / 転写制御 / DNA構造 / ヒストン / 出芽酵母 / 酵母

【研究成果の概要】

遺伝子発現におけるクロマチン機能に関する重要な問題の一つは、ヌクレオソームの配置決定とそのダイナミクスの機構である。本研究では、転写制御に着目し、出芽酵母ゲノム及びミニ染色体において、ヌクレオソームの配置を規定するシス因子としていくつかのDNAリピート配列を同定した。また、トランス因子としてクロマチンリモデリングIsw2複合体、ヒストン脱アセチル化酵素Rpd3、ピストンH3バリアントの機能を解析した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】自然人類学

【研究領域課題番号】21687021 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 多型 / 人類 / 進化 / 中性脂肪 / コレステロール / 人類学 / 遺伝学 / 脂質 / ゲノム

【研究成果の概要】

本研究では、生活習慣の異なるアジア・太平洋地域の人類集団について、血清脂質量と関連する遺伝子多型・変異を調査し、その人類生物学的意義を探った。その結果、1)脂肪酸不飽和化酵素遺伝子の多型が血中脂質量に及ぼす効果が、モンゴル人と日本人で劇的に異なっており、これが食事中の不飽和脂肪酸組成の差異に起因する可能性を見出した。2)高脂血症抵抗性多型であるMLXIPL遺伝子のGln241His多型が、中央アジアの遊牧民族を起源とする幾つかの人類集団で高い頻度で存在しており、脂質がエネルギー源として優勢な遊牧生活において、同多型が適応的であることを示した。3)各種リポタンパク質受容体としてはたらくスカベンジャー受容体ファミリー遺伝子の再塩基配列決定を通して、タイ人では東アジア人・オセアニア人と比して多型・変異サイトが豊富に存在していることが明らかになった。これにより、マラリア抵抗性と脂質代謝との関連性についての新たな知見を加えた。4)さらに、血清脂質を標的とした関連解析では、性別や年齢に加えて内臓脂肪蓄積の程度を一致させた集団を用いることで、遺伝子多型・変異を効率よく検出できることを示した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2009 - 2010

【配分額】11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)

【研究分野】生物系薬学

【研究領域課題番号】20790095 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

翻訳 / 遺伝子 / ゲノム

【研究成果の概要】

塩基性アミノ酸の連続配列を含有するヒト遺伝子が267種あることをバイオインフォマッティクス解析によって見出した。この結果は、塩基性アミノ酸の連続配列による翻訳抑制現象が、全遺伝子の約0.7%に相当する遺伝子の発現制御に利用されていることを示唆している。これらの代表的遺伝子について、レポーター解析システムを構築した。さらに、HIVウイルス遺伝子であるTATにも塩基性アミノ酸の連続配列が含まれて入ることが判明した。しかしながら、TATの発現制御に塩基性アミノ酸の連続配列は関与しないことが分かった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2008 - 2009

【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】分子生物学

【研究領域課題番号】19770144 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

染色体構築 / 機能 / 分配 / 遺伝学 / 遺伝子 / ゲノム / 細胞 / 発生・分化

【研究成果の概要】

減数分裂第一・第二間においては、2連続で分裂装置を形成させるために、スピンドル極体の複製が減数第一分裂の終期に起きること、さらにそれがサイクリン依存性キナーゼ(CDK)の活性に依存することを明らかにした。さらに、スピンドル極体が複製後に核内に埋め込まれる必要があるが、これもCDK活性に依存した現象であることが明らかとなった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,850千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 450千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】19570169 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 遺伝子 / 発現制御 / 転写制御 / クロマチン / ヌクレオソーム / ヒストン / 酵母

【研究成果の概要】

真核生物のゲノムDNAはヒストンと結合し、ヌクレオソーム、クロマチンとして核内に収納されている。遺伝子発現におけるクロマチンの機能を明らかにすることを目的として、まず、ヒト由来His_6タグ付ヒストンH3バリアントを酵母で発現させ、それを含む酵母ミニ染色体を容易に精製する系を構築した。さらに、ゲノム遺伝子座におけるヌクレオソーム配置のダイナミックな変化が、転写制御に本質的な機能を有することを示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【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】19109007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

変形性関節症 / 軟骨代謝 / 遺伝子 / 画像解析 / 疫学 / ゲノム

【研究成果の概要】

変形性関節症(OA)の予防・治療法の確立に対する社会的ニーズの高まりは疑いの余地がない。我々は最近、OAの分子メカニズム解明から画期的な予防・治療法の開発を目指した戦略的OA統合研究計画としてROADプロジェクトを樹立した。本研究課題では、(1)軟骨変性制御分子のクローニングと分子ネットワークの解明、(2)重症度評価システムの開発、(3)遺伝・環境因子の網羅的・系統的探索、の3テーマについての研究を行なった。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2007 - 2011

【配分額】110,890千円 (直接経費: 85,300千円、間接経費: 25,590千円)

【研究分野】消化器外科学

【研究領域課題番号】19591601 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 癌 / ゲノム / 病理学 / マイクロアレイ

【研究成果の概要】

わが国における肝細胞癌の90%以上の症例は肝炎ウィルス罹患による慢性肝疾患を発生母地としており、前癌病変である再生結節や腺腫様過形成から早期肝癌へと移行する。本研究ではSNPアレイを用いたコピー数解析法により早期肝癌から進行肝癌へと進展する過程での染色体変化を明らかにし、また肝癌進展に寄与する癌抑制遺伝子CSMD1を同定し、同遺伝子のプロモーター領域におけるメチル化による不活化が重要であることを示した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【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】胸部外科学

【研究領域課題番号】19591614 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

呼吸器外科学 / 癌 / ゲノム / 外科 / 遺伝子

【研究成果の概要】

発癌の一因に遺伝子のメチル化による不活化があり、肺癌でも複数の遺伝子でメチル化の報告がなされている。従来肺癌でメチル化の報告がなかった遺伝子を新たに検索するため、バイオインフォマティクス並びに実験的手法の両方をうまく用いることで、肺癌でメチル化の存在する遺伝子を新たに8つ同定した。これらの遺伝子の1つであるGOS2遺伝子のメチル化が非扁平上皮癌と比較して扁平上皮癌において有意に多いことが判明した。また従来から報告があったp16遺伝子のメチル化とEGFR遺伝子変異の排他性も我々のデータから確認された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【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】産婦人科学

【研究領域課題番号】18591845 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

子宮頸癌 / 細胞診 / コルポスコープ / siRNA / BACライブラリー / P16, in situhybridization / パピローマウイルス / ラマン分光 / 子宮頸部 / コルポスコピー / パビローマウイルス / 遺伝子 / ゲノム / マイクロアレイ / ウイルス / 癌

【研究成果の概要】

子宮頸癌の診療技術の改良に役立つ方法を研究した。診断では子宮頸癌をリアルタイムに診断する方法としてラマンコルポスコープの開発に着手した。従来にない斬新的なアプローチで再現性のあるデータを得ることができた。細胞診では従来、炎症所見の一つといわれているamphophiliaがHPV18型感染に特徴的な細胞像であることがわかった。細胞診検体を利用し、P16細胞免疫染色、HPV型判定、およびHPVのDNAに対するin situ hybridizationを施行し、分子生物学的にハイリスク症例を抽出することが可能となった。BACマイクロアレイにより遺伝子異常をゲノムワイドに網羅的に解析し、新たな癌関連候補遺伝子領域をみつけた。
一方、治療ではHPV18型に対するsiRNAを用い、HPV E6,E7遺伝子発現を制御し癌細胞の増殖を抑制することができた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】4,100千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 600千円)

【研究分野】層位・古生物学

【研究領域課題番号】15104009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化 / 発生・分化 / 動物 / ゲノム / 遺伝子 / バイオミネラリゼーション / 形態形成 / 軟体動物 / 貝殻形成 / 発生進化学 / 発生遺伝学 / Lymnaea

【研究成果の概要】

本計画では,(1)貝殻形成のマスター遺伝子,(2)貝殻分泌の制御因子,(3)貝殻の左右非対称性の制御因子の単離・同定と機能の解明を通して,貝殻の進化過程や進化機構を考察することを目的とした研究を行い,以下の成果を得た.
(1) 殻体形成のマスター遺伝子
転写調節因子engrailedと分泌成長因子dppのモノアラガイでの相同遺伝子の発現パターンを調べた結果engrailedは他の軟体動物と同様に貝殻腺の周縁において発現している一方で,dppはカサガイとは異なり,陥入している貝殻腺の右側で発現していることを発見した.
(2) 貝殻分泌の制御タンパク質
モノアラガイを含む有肺類8種から貝殻基質タンパク質ダーマトポンティンを同定して系統解析を行い,有肺類の中で少なくとも2回独立に遺伝子重複が起きたこと,化石記録との比較からその重複は中生代以降に起きたことを明らかにした.また,アコヤガイでは,著しくアスパラギン酸に富んだ超酸性貝殻基質タンパク質アスペインの構造を明らかにし,アスペインがカルサイトの選択的沈殿の制御因子であることを発現パターンの解析とin vitroの結晶成長実験によって示した.
(3) 巻貝の巻きの制御因子
モノアラガイの左巻き個体の外套膜の左側と右側で非対称的に発現している遺伝子をHiCEP法を用いて網羅的に探索し,合計11588個の遺伝子が外套膜で発現していること,また左右で発現量が有意に異なる遺伝子が数十に及ぶことを示した.左右で大きな変動を示す20個の遺伝子について,その構造と機能の解析を継続して行っている.

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2003 - 2007

【配分額】106,210千円 (直接経費: 81,700千円、間接経費: 24,510千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】15750141 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / DNAzyme / 遺伝子 / アロステリック / 診断 / FRET / 蛍光 / 消光 / 遺伝子診断 / 細胞 / DNA酵素 / 細胞内遺伝子診断 / 大腸菌 / 薬剤 / スクリーニング

【研究成果の概要】

"細胞膜内における遺伝子検出・診断"を可能にするプローブとして、申請者は標的核酸をアロステリックエフェクターとする自己切断核酸配列(TASC)を提案してきた。まず、コンセプトとの実証に向けて、大腸菌rRNA-12MG1655 strainの16srRNAを標的としたTASCシステムをデザインし、in vitro系における遺伝子検出実験を行った。具体的には、5末端をフルオレセインでラベル化したTASCプローブを設計、合成し、16srRNA存在下における自己切断速度を求めた。その結果、従来のプローブデザインでは、標的非存在下においても、ある程度の自己切断が起こっており、細胞膜内における増幅型遺伝子検出に大きく影響を及ぼすことが予想された。そこで、標的核酸存在下における自己切断速度を軽減するため、TASCシステム中にヘアピンロック構造を形成する核酸配列を導入したLocked TASCプローブを新たにデザインし、この問題を克服した。実際にLocked-TASCシステムを合成し、その活性を測定したところ、およそ、20倍程度のON/OFF効率の上昇が見受けられた。
そこで、この改良型TASCプローブに5末端蛍光分子、鎖内消光分子(ダブシル)を導入したFRET型のLocked TASCプローブを設計・合成した。本プローブを用いた細胞外での確認実験のあと、パラホルムアルデヒドで固定化した大腸菌を用いた細胞膜内遺伝子検出実験を行った。その結果、細胞膜内における遺伝子検出、ならびに、細胞膜内におけるシグナルの等温増幅が確認された。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】13680864 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 解剖学 / ゲノム / 神経科学 / 脳・神経 / シナプス / 線虫

【研究成果の概要】

線虫(C. elegans)のシナプスタンパク質を同定するために、哺乳類の中枢神経のシナプス、特にグルタミン酸受容体と複合体を形成するタンパク質の線虫ホモログの遺伝子のcDNA単離と発現解析を行った。PSD-95/SAP90ファミリーのタンパク質は線虫では遺伝子が1つだけ存在しており、トランスジェニック線虫を作製してプロモーター解析を行ったところ咽頭、腸および下皮細胞に発現が見られたが、神経系での発現は確認されなかった。S-SCAM/MAGIファミリーは線虫では遺伝子が1つだけ存在し、cDNAの単離により、少なくとも2つのプロモーターが存在し、タンパク質の翻訳開始点が異なる長短2つのアイソフォームが存在することが明らかとなった。また、それぞれのプロモータの発現解析を行い、長い型は頭部の神経細胞のほか咽頭、体壁筋でも発現し、短い型は頭部の神経細胞など発現していた。Shankファミリーの遺伝子は線虫に1つだけ存在し、オルタナティブ・スプライシングにより2つの型ができることが明らかとなった。発現解析により咽頭、陰門、肛門に発現していることが示された。その他、MAGUIN, CRIPT, nArgBP2, p55ファミリーの線虫ホモログのcDNAクローニングとプロモーター解析を行い、MAGUIN, p55ファミリーが神経細胞で発現することを確認した。総じて、哺乳類で神経細胞に共発現してシナプス後部で複合体を形成するこれらの遺伝子が線虫では遺伝子数が1つまたはごく少数であるにも関わらず発現パターンが必ずしも一致しないことが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)