【研究領域課題番号】22H03045 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生・分化 / 遺伝子 / 循環器・高血圧 / 発現制御 / シグナル伝達

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2022-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究領域課題番号】19H03622 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

多因子遺伝 / 総動脈幹症 / TBX1 / Tbx1 / 発生・分化 / 遺伝子 / 発現制御 / シグナル伝達 / 循環器・高血圧 / Tbx20 / 心臓神経堤細胞 / 二次心臓領域

【研究成果の概要】

22q11.2欠失症候群に合併する先天性心疾患の責任遺伝子であるTBX1の発現を遺伝子改変技術で低下させたマウスモデルにおいて、妊娠母マウスに葉酸を投与することにより、胎仔の先天性心疾患表現型を軽症化することに成功し、葉酸によりNOTCHシグナルが活性化され、心臓前駆細胞である神経堤細胞の発生分化異常が救済される機序が示唆された。また、遺伝子改変マウスの交配実験によりTBX1と同じ遺伝子群のTBX20が心臓発生において遺伝的相補性を持って機能することが明らかになり、下流転写因子PITX2の発現を制御することにより心臓ルーピングおよび心室中隔形成に関与すると考えられた。

【研究の社会的意義】

本研究課題におけるTBX1とTBX20の遺伝的相補性が示された成果は、多因子遺伝と考えられる複雑先天性心疾患の発症分子機序解明のための一つの基礎的知見として重要である。また、ヒト染色体・遺伝子異常そのものを治療・修復する医療は困難だが、葉酸によるTbx1発現低下マウスの心疾患表現型の軽症化および心臓神経堤細胞の機能回復とその分子経路を示唆した本研究成果の学術的意義は高く、将来的にヒト22q11.2欠失症候群の心疾患を軽症化する治療・予防法につながる可能性を示すことから、数多くの心疾患への応用を含めて社会的意義は大きい。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】昆虫科学

【研究領域課題番号】17H03940 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

性決定 / 性分化 / エクダイソン / doublesex / dmrt遺伝子 / Masculinizer / long-non-coding RNA / DMRT遺伝子 / TALEN / CRISPR/Cas9 / 胚致死 / 昆虫 / シグナル伝達 / 遺伝子 / 発現制御 / 発生・分化 / 性ホルモン / カイコ / ホルモン

【研究成果の概要】

本研究課題では、昆虫の代表的なステロイドホルモンとして知られるエクダイソンが、昆虫の性分化の制御に関与するか否か、また、関与するのであれば、その作用機序はいかなるものであるか、という点を明らかにすることを目的としている。本研究成果により、昆虫性分化のマスター制御遺伝子であるdsxの精巣における発現がエクダイソン濃度依存的に上昇することが判明した。免疫組織化学による発現部位解析、ゲノム編集による表現型解析、エンハンサー解析の結果から、内部生殖器の雄化はdsxだけでは説明できず、その同族遺伝子であるdmrt93Bが必要であること、エクダイソンの応答にもこの遺伝子が関与することが示唆された。

【研究の社会的意義】

本研究では、内部生殖器の性分化がdsxだけでは説明できず、その同族遺伝子dmrt93Bが内部生殖器の雄化にとってより重要な働きをもつことを明らかにできた。これは、昆虫性分化のマスター制御因子であるとのこれまでの見解に一石を投じる発見と言える。dsxの精巣における発現がエクダイソン濃度依存的に上昇することを明らかにすると共に、この過程にdmrt93Bが関与するという新たな知見をもたらしたという点でも学術的価値が高い。また本研究では長年謎であった、雄化因子MASCがdsxの雄型アイソフォームの産生を制御する分子機構を解明し、性決定研究にブレークスルーをもたらしたという点で学術的意義が高いと言える。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)

【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】小児科学

【研究領域課題番号】16H05359 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生・分化 / 遺伝子 / 循環器 / 発現制御 / シグナル伝達 / 循環器・高血圧

【研究成果の概要】

22q11.2欠失症候群モデル（Tbx1発現低下）マウスの総動脈幹症の病型が、妊娠母体マウスへの葉酸投与により軽症化した。その機序として、流出路中隔を形成する間葉系細胞の発生障害が、葉酸により救済されることを解明した。そして、心臓の発生および神経堤細胞の遊走・分化を制御する複数の因子の発現が、葉酸により変化することを明らかにした。また、Tbx4が肺間葉系細胞の未分化維持に機能することを明らかにし、その分子機序として、Tbx4が分泌性増殖因子Fgf10の発現を直接制御することを解明した。さらにCRISPR/Cas9システムを用いてTbx20欠損マウスを作製し、Tbx1との遺伝的相補性を検討した。

【研究の社会的意義】

本研究の結果として、多因子遺伝の先天性心血管疾患の成因解明に対して新たなアプローチが確立する。今後、複雑な先天性心血管疾患に対する新たな治療戦略として、幹細胞による再生医療の応用が期待されており、このような成果による個々の先天性心血管疾患の成因解明の蓄積は、オーダーメード医療のための基礎的知見として重要である。ヒト染色体・遺伝子異常症の染色体や遺伝子そのものを治療・修復する医療は困難だが、本研究によるTbx1発現低下マウスの心血管疾患の表現型の軽症化する環境・epigenetic因子またはその分子経路の特定は、将来22q11.2欠失症候群の心疾患を軽症化する治療法の実現につながる可能性がある。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【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】実験病理学

【研究領域課題番号】16K08724 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マイクロRNA / 腎細胞がん / miR-200 / EMT / miRNA / トランスレーショナルリサーチ / 癌 / 遺伝子 / 発現制御 / 病理学

【研究成果の概要】

腎細胞がん95症例におけるmiRNA異常を網羅的に解析した。がん組織で発現異常を示した191分子を同定し、パスウェー解析により4つの分子経路が判明した。最も有意だった上皮間葉移行 (EMT)分子経路にはmiR-200ファミリーの5分子が含まれており、また、腎がん細胞株を用いた解析においてmiR-200ファミリーの発現レベルがEMT制御に関与することを証明した。さらに、miR-200ファミリーおよび標的遺伝子CDH1の発現レベルは腎細胞がんの悪性進展や症例の予後に有意に逆相関していることが判明し、miR-200ファミリーの発現低下が腎細胞がんの悪性進展、特にEMT等に寄与する可能性が示唆された。

【研究の社会的意義】

本研究は多数の腎細胞がん症例より得られた質の高いがんおよび対照非がん腎組織検体を用いてmiRNA発現の網羅的解析を行い、腎細胞がんの臨床病理学的悪性度と症例の予後を規定するmiRNAを同定し、腎発がんにおけるmiRNA発現異常の意義を明らかにした。今後、本研究成果を新規治療標的候補やコンパニオン診断マーカーに応用し、腎細胞がんの個別化医療を目指しており、十分に学術的・社会的意義があるものと考える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】病態医化学

【研究領域課題番号】15H04703 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

エピゲノム制御 / がん / ERK / MAPキナーゼ / CtBP / 転写制御 / シグナル伝達 / 遺伝子 / 癌 / 発現制御 / リン酸化 / 生体分子 / EMT

【研究成果の概要】

ERK経路は細胞増殖を司る情報伝達経路であり、その異常な活性化が発癌を導く。これまでにERKの基質として複数の分子が同定されているが、未知の基質も数多く存在すると考えられており、その解明は癌克服の観点からも重要である。本研究において我々は、ERK基質分子の網羅的な探索を行い、MCRIP1を始めとする複数の新規分子を同定することに成功した。さらに、ERKによるMCRIP1のリン酸化が、転写抑制共役因子CtBPの機能制御を介して、E-カドヘリンの発現と上皮間葉転換を調節していることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】25293238 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

発生・分化 / 発現制御 / 遺伝子 / 循環器・高血圧 / 再生医学 / 発生分化

【研究成果の概要】

マウスモデルを用いて、心臓流出路発生における分泌因子Sema3Cの発現が転写因子Foxc1/2に活性化され、二次心臓領域では転写因子Tbx1に直接的に、心臓神経堤細胞ではTbx1の下流分泌因子Fgf8を介して間接的に抑制されることを明らかにした。このダイナミックな発現制御により、心臓神経堤細胞の正常な遊走が誘導され、流出路中隔が形成される。また、IP3R2型の発現部位をLacZで標識するマウスにより中枢から末梢にかけての肺動脈発生の可視化に成功し、このマウスモデルを利用して心臓流出路異常に伴う肺血管発生異常の機序を明らかにし、肺動脈平滑筋に特異的な未知の発現制御配列と制御因子の候補を特定した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

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

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】25293073 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御 / メチル化 / 長鎖非コードRNA

【研究成果の概要】

我々はcyclin D1遺伝子プロモーターから転写される非コードRNA(プロモーター由来ncRNA-D)が、RNA結合タンパク質TLSとの結合を介してその遺伝子発現を抑制することを示した(Nature 454:126-30,2008)。TLSはpncRNA-Dの5末端側32-62を標的としていた。この領域は3末端側でステム-ループ構造をとるが、TLSは5末端32-44の直鎖状部分に強く結合していた。さらに、HeLa細胞の高浸透圧処理により、pncRNA-Dのアデノシン特異的メチル化が低下すると、逆にTLS結合が上昇した。現在、TLSのメチル化とRNA結合についても鋭意解析を進めている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【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】応用微生物学

【研究領域課題番号】24248017 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオテクノロジー / 応用微生物 / 酵素 / 発現制御 / 遺伝子

【研究成果の概要】

本研究は、AAAを経由するリジン生合成酵素群、およびそれらと進化的起源を共有するアルギニンやロイシン生合成、TCA回路を構成する各酵素群の基質特異性の違いに焦点を当て、構造生物学、タンパク質工学、分子進化工学などを通じて、酵素の基質特異性創出原理を分子レベル・原子レベルで明らかにするとともに、好熱菌でのアミノ酸生産系の確立といった研究の応用還元も視野に入れて研究を行うものである。その目的のために、若干の消耗品の購入、および我々の研究成果を発表すると共に酵素の応用に関する最先端の情報を得るための国際シンポジウムへの派遣を行ったが、基盤研究(S)が採択されたため、本研究を廃止することとなった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012

【配分額】23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円)

【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】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】分子生物学

【研究領域課題番号】23657113 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写制御 / シグナル伝達 / 遺伝子 / 発現制御 / 細胞・組織

【研究成果の概要】

神経筋接合部(NMJ)は骨格筋収縮の運動神経支配に必須のシナプスであり、哺乳動物では各筋管の中央部のみに形成される。これは多核細胞である筋管において、NMJ構成因子の遺伝子発現が中央部の核に選択的であることに起因する。当該発現制御にはNMJ構成因子である受容体型キナーゼMuSKが必要であるが、その分子機構は未解明である。本研究では、NMJ構成因子であるDok-7が例外的にMuSKによる核選択的な発現制御を受けないことに着目し、その転写制御機構の解明を進めた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】神経内科学

【研究領域課題番号】23659461 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御

【研究成果の概要】

RNA 結合タンパク質 TLS は筋萎縮性側索硬化症(ALS)の原因遺伝子として報告された。 この ALS 変異型 TLS には、アルギニン特異的(ARG)メチル化酵素 PRMT5 の結合が消失していた。そこで、変異型 TLS は ARG メチル化消失とそれに伴うタンパク質結合の異常から、不溶性凝集体を形成して ALS を発症する仮説を立てた。本研究の目的は、この仮説の検証と変異型 TLS の PRMT5 結合を回復させる RNA リガンド作成である。今回、TLS の ARG メチル化機構の詳細を明らかにし、RNA リガンド候補を得ることに成功した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【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】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】応用昆虫学

【研究領域課題番号】22380033 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バキュロウイルス / 非コード RNA / カイコ / 昆虫ウイルス / 病原性 / 非コードRNA / 昆虫 / 発現制御 / 遺伝子 / 転写 / ウイルス

【研究成果の概要】

昆虫ウイルスの一種であるバキュロウイルスは、100kbp以上の2本鎖DNAをゲノムとして持つ大型のDNAウイルスであり、高度な宿主制御を行うことが知られている。バキュロウイルスゲノムには100個以上のタンパク質コード遺伝子が存在するが、一部のグループが提唱しているmicroRNAをのぞいて、非コードRNAの存在は知られていない。申請者は、ウイルス感染培養細胞のトランスクリプトーム解析によって、既報のORFをコードしない長鎖非コードRNAがウイルスゲノムから転写されていることを発見した。バイオインフォマティクス解析により100個以上の非コード転写ユニットを同定し、そのうちの一部は、遺伝子ORFの5'端にクラスターをなしてマップされたことから、ORFの転写制御に何らかの役割を果たしていると考えられた。さらに、発現量が多い転写物に関して、ノザンブロット解析を行うとともに、プロモーターノックアウトウイルスの作成を行った。現在までに13種類の変異ウイルスの作成に成功しているが、それらのほとんどが、野生株と比較して、ウイルス増殖に異常が認められた。以上のことから、バキュロウイルスのゲノム中に存在する長鎖非コードRNAはゲノムからリークした単なる転写産物ではなく、「機能性」RNAとして存在していることが判明した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【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】応用分子細胞生物学

【研究領域課題番号】22658111 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

プロテオーム / 蛋白質 / 遺伝子 / バイオテクノロジー / 発現制御

【研究成果の概要】

プロテインマイクロアレイは、1枚のスライド上に数千種類のタンパク質を固定したもので、大規模なタンパク質相互作用の検出などに利用されている。我々は、鋳型DNAと抗体をスライド上に固定し、スライド上でタンパク質を合成・捕捉するオンチップ転写翻訳マイクロアレイを開発した。さらに我々は、1つのスポット内で2種類のタンパク質を同時に発現させ、相互作用解析を行うオンチップ共発現マイクロアレイを開発した。この手法では解析するタンパク質をマトリックス状に組み合わせることで、1枚のスライド上で多対多の相互作用解析が可能となる。この系を用いて、転写因子Junとその結合候補因子群をモデルとして、タンパク質間およびタンパク質・DNA相互作用の検出に成功した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,590千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 390千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】22687014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核酸 / 蛋白質 / 発現制御 / 生体分子 / 遺伝子

【研究成果の概要】

siRNAやmicroRNAなどの小分子RNAは、Argonauteと呼ばれるタンパク質とRISCと呼ばれるエフェクター複合体を形成して機能する。本研究では、小分子RNA二本鎖をArgonauteに取り込まれる際に、Hsc70/Hsp90を中心とするシャペロンマシナリーの働きが必須であることを示し、さらに、シャペロンを含む7つの因子によってRISCの形成過程を試験管内で再構成することに成功した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】22390057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御

【研究成果の概要】

我々は、 cyclin D1 遺伝子プロモーターから転写される(promoter-derived noncoding: pnc)RNA が、その発現を抑制することを発見した(Nature 454: 126-30, 2008)。この pncRNA の転写開始点を決定し、pncRNA の転写を誘導するタンパク質の精製を試みた。その結果 DNA 修復系タンパク質 5 種類と核構造体 paraspeckle 構成タンパク質 2種類の合計 7 種類のタンパク質が同定された。この成果は、 pncRNA 転写には DNA 修復系が関与し、転写の場は paraspeckle であることを示唆している。この成果は、ncRNA 転写に新境地を開拓することになる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)

【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】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】医化学一般

【研究領域課題番号】20390083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 核酸 / 癌 / 発現制御

【研究成果の概要】

本研究では、ヒストンH3分子のトレオニン11のリン酸化がDNA損傷に応答したE2F 標的遺伝子群の発現制御に重要な役割を果たしていることを明らかにした。DNA損傷非存在下においてはE2F 転写因子にChk1/GCN5複合体が結合し、トレオニン11のリン酸化とリジン9のアセチル化を誘導してE2F標的遺伝子の転写を活性化していることが分かった。DNA損傷がおこるとChk1/GCN5 複合体が解離し、かわりにRb/PP1ガンマー/HDAC3複合体が結合し、トレオニン11の脱リン酸化とリジン9の脱アセチル化を協調して制御することでE2F標的遺伝子の転写を不活性化することを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】19,630千円 (直接経費: 15,100千円、間接経費: 4,530千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】19687011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核酸 / 蛋白質 / 発現制御 / 生体分子 / 遺伝子 / microRNA / Argonaute / RISC / 小分子RNA / small RNA / miRNA / siRNA / 翻訳抑制 / ショウジョウバエ

【研究成果の概要】

我々は、ショウジョウバエAgo1はATP依存的なpoly(A)の短縮化に加えて、cap認識後の段階を阻害するのに対し、Ago2はeIF4EとeIF4Gの相互作用を阻害しcap機能を遮断するというように、Ago1とAgo2によるmiRNAを介した翻訳抑制の様式に大きな違いがあることを明らかにした。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円)

【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】病態医化学

【研究領域課題番号】19390091 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

分子病態学 / 男性不妊 / 潰瘍性大腸炎 / 細胞接着分子 / 病理学 / 遺伝子 / 発現制御

【研究成果の概要】

細胞接着分子TSLC1 の男性不妊症、潰瘍性大腸炎における病理学的意義を検討した。Tslc1遺伝子欠損マウスが精子形成障害を示す知見に基づき、130 例のヒト男性不妊症例を解析し、TSLC1 タンパク質発現欠如を示す6 例を見出したが遺伝子変異は認めなかった。一方、TSLC1遺伝子の転写制御機構を解明し、精巣での新規結合タンパク質を同定した。さらにTSLC1 タンパク質の発現が潰瘍性大腸炎の病勢に相関することを見出した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)

【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】18108004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

動物 / 遺伝子 / 発現制御 / 妊娠 / リモデリング / インターフェロン / トロホブラスト細胞 / 着床 / トロボブラスト細胞 / リモデリングインターフェロ

【研究成果の概要】

妊娠・着床期特異的に発現される反芻動物(ウシやヒツジ)インターフェロン・タウ(IFNT)遺伝子発現制御機構の解明から、人為的にIFNT遺伝子の発現を制御できる培養細胞系を構築し、その中で新たな機能遺伝子を同定する。さらに、その遺伝子群を使いながら、最終的には妊娠・着床や胎盤形成のメカニズムを明らかにすることであった。
ウシIFNT遺伝子には2つのアイソフォームが存在する。その1つのIFNTc1では子宮側の反応としてMx2の発現が誘導されることを突き止めた。胚細胞と子宮細胞の共培養系では、妊娠子宮灌流液の添加によって胚CT-1細胞の遺伝子発現(CDX2, IFNT, EOMES)をin vivo様の発現を誘導することが出来た。伸長胚が子宮内膜に接着を開始するとIFNT遺伝子上流域のヒストン・タンパク(H3)のアセチル化が下がり、メチル化が上昇した。ウシ伸長胚は接着期(妊娠20日目前後)後期に上皮細胞でありながら間葉細胞系遺伝子を発現する。このことが胚・上皮細胞の子宮内膜上皮細胞への接着を可能にしている。さらに、早期妊娠診断技術の開発は北海道全農ETセンターとの共同研究で行っており、数種の新たな遺伝子を特定した。
いままで、着床から胎盤形成過程は「ブラックボックス」と呼ばれ、多くの現象は明らかにされていたが、それらのメカニズムは明らかにされてこなかった。本研究から様々な現象に対応・規定するメカニズムが明らかになってきた。今後とも、この一連の研究領域の進捗を止めることは許されない。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2006 - 2010

【配分額】111,800千円 (直接経費: 86,000千円、間接経費: 25,800千円)

【研究分野】植物生理・分子

【研究領域課題番号】18107001 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

成長生理 / 植物ホルモン / 遣伝子 / シグナル伝達 / 発現制御 / 遺伝子

【研究成果の概要】

ジベレリン受容体GID1の結晶構造解析を行い、GID1のGA分子結合の機構を解明した。GID1はホルモン受容体リパーゼ(HSL)の構造と類似しており、HSLの活性サイトがGAの結合サイトに対応することが分かった。さらに、下等植物から高等植物に進化する過程で、GID1のGAと相互作用するアミノ酸が適切に変異することにより、GAに対する親和性や特異性が改良されたことが確認された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2006 - 2010

【配分額】111,800千円 (直接経費: 86,000千円、間接経費: 25,800千円)

【研究分野】応用動物科学

【研究領域課題番号】14206032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝子 / 発現制御 / 動物 / 着床 / インターフェロン / ケモカイン / トロホブラスト細胞 / 子宮内膜 / IFNτ / プロモーター / ケモカイン・レセプター / シバヤギ / ヒツジ / トロホプラスト細胞 / 接着因子 / INFτ / エンハンサー / コアクチベーター / IP-10

【研究成果の概要】

IFNτ遺伝子の発現制御機構では、トロホブラスト細胞特異的な発現と時期特異的な(着床期のみ)発現メカニズムを解明することが目的であった。トロホブラスト細胞特異的な発現は、Cdx2という転写因子を強制発現することによって、これまでどのIFNτ遺伝子発現制御機構解明システムでも成しえなかった細胞特異的な発現を可能にした。さらに、この転写因子が確実にヒツジ・トロホブラスト細胞内に存在し、またIFNτ上流域に結合することも証明した(Imakawa et al.,論文5)。しかしながら、IFNτ遺伝子の時期特異的な発現の解明までには至らなかった(Nojima et al.,論文3)。
子宮内膜で妊娠特異的に発現する因子群は、妊娠・非妊娠子宮のcDNAサブトラクション法で同定した(Nagaoka et al.,論文1)。妊娠子宮内では、CXCケモカイン(IP-10,MIG,ITAC)などが特異的に発現していた(Imakawa et al.,論文6)。これらは子宮内膜上皮細胞直下に存在する単核球(マクロファージ)で発現されており、胚IFNτにより制御されている(Nagaoka et al.,論文3)。子宮単離細胞などを駆使しながらCXCケモカインに関連あるいは連動する遺伝子の発現解析とその制御でもかなりの知見を得ることができた。これは、毎年秋に行うアメリカ農務省での採材・実験(Dr. Ron Christensonとの16年に亘る共同研究)での成果である。子宮内でのIP-10は、子宮内腔に向かって濃度勾配を形成する。そのIP-10は胚側のケモカイン・レセプター(CXCR3)によって感知され、その勾配に向かって胚は着床部位へと遊走する(Nagaoka et al.,論文2)。この遊走中、胚はインテグリン(α_5,α_v,β_3)を発現するようになり、子宮上皮細胞のフィブロネクチンを介して接着を開始する(Imakawa et al.,論文6)。一方、子宮間質側でも濃度勾配を形成するIP-10は、母体側免疫細胞とくにNK細胞のレセプターによって感知されるため、NK細胞は胚トロホブラストに向かうように遊走してくる。この遊走中、NK細胞はインターロイキン(IL-10)を発現するため、子宮内環境は妊娠成立の方向へすすんでいく(Imakawa et al.,論文4)。
ヒツジES・TS細胞の研究だけは頓挫してしまった。研究分担者の田中らは、マウスでTS細胞の樹立に成功していた。その方法を駆使し数々の樹立実験を試みたが、ヒツジやヤギでは困難を極めてしまった。また、トロホブラスト細胞の初代培養系は形質の転換が著しく、3日以上の形質保持はできなかった。以上のように、本研究期間、胚トロホブラスト細胞の子宮上皮細胞への着床(接着)機構を明らかにすることが出来た。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2005

【配分額】53,300千円 (直接経費: 41,000千円、間接経費: 12,300千円)