【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】16H02554 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トドマツ / SNP / 局所適応 / 産地選択 / 多変量ランダムフォーレスト / 地理的遺伝変異 / 適応的遺伝子 / QTL / 種分布モデル / 連鎖解析 / GWAS / クライン / 形態生理 / 集団遺伝 / SNPアレイ / 積雪環境 / カロチノイド / 植栽適地モデル / ランダムフォーレスト / 成長予測 / ベイジアンラッソ回帰 / 光合成特性 / EST-SNP / EST-SSR / 北方針葉樹 / アソシエーション解析 / 遺伝子発現 / 生理形態 / 植栽適地 / 光合成 / SNPマーカー / 標高適応 / 南限集団 / 縦横比 / PAM / QTL解析 / 分布予測モデル / 相互移植試験 / ゲノムワイドSNP解析 / 生理形質 / 形態形質 / ddRAD / 天然集団 / トランスクリプトーム / データベース / 将来気候予測 / DNAチップ

【研究成果の概要】

トドマツ産地試験林の形態・生理解析から、適応に関与する機能形質を解明した。分離集団を用いて機能形質のQTLを解明し、樹冠発達にかかわる遺伝子としてAタイプARRのタンパクが候補として挙げられた。トドマツ相互移植試験地の表現型データとSNPデータに基づくアソシエーション解析から、生残・成長・繁殖等の適応形質に関連する候補SNPを検出した。北海道全域の天然林を対象に、集団遺伝解析を行い、気象因子が遺伝構造に及ぼす影響を明らかにした。さらに、産地試験地と気象データを統合し、北海道全域における最適産地を選べるモデルを構築できた。

【研究の社会的意義】

トドマツでは相互移植試験の結果から局所適応していることが示唆されており、環境適応に関与するゲノム研究のモデルとして最適である。本研究では、トドマツの相互移植試験地のアソシエーション解析から適応形質に関連する候補SNPを検出することができた。また、種分布モデルと産地試験データを融合させて、気候に適合する産地選択を行えるようになった。北海道では現在、地域別の採種園が造成されているが、本研究の成果をもとに、人為的な適応的遺伝子の移動を介して、各地域のトドマツ林を将来にわたり健全で生産性の高いゲノム組成を持つ森林へと改良することで、気候変動の影響緩和に貢献することが期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】39,520千円 (直接経費: 30,400千円、間接経費: 9,120千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】25292081 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

QTL / フェノロジー / RADseq / SNPマーカー / リアルタイムPCR / トドマツ / トランスクリプトーム / データベース / 標高適応 / 連鎖地図 / ESTライブラリ / 耐凍性 / 適応的遺伝子 / 標高 / RAD-seq / 分離集団 / 遺伝子発現 / F2個体群 / マイクロサテライト / SNP / RNA / 次世代シーケンサー

【研究成果の概要】

トドマツの高標高×低標高交配家系から作出した分離集団240個体について、フェノロジーと成長形質を測定し、約500個のSNPマーカーを用いて連鎖地図を作成した結果、染色体数と同じ１2連鎖群に収束した。作成した連鎖地図を用いてQTL解析を行った結果、4形質について有意なQTLを検出できた。さらに、部位別に抽出したRNAを利用してトランスクリプトーム解析を行った結果、223,621本のトランスクリプトと71,707個の遺伝子が検出され、トドマツの遺伝子カタログデータベースを作成した。また、適応的遺伝子の季節変動を調べた結果、一部の遺伝子が強い周期性を持つことが判明した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【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】生態・環境

【研究領域課題番号】25251041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロアリ / 社会性 / ゲノミクス / DNAメチル化 / カースト / 遺伝子発現 / 形態形成因子 / トランスクリプトーム / ゲノム / ソシオゲノミクス / カースト分化 / コミュニケーション / RNA-seq / 兵隊 / 分化経路 / 個体間相互作用 / フェロモン / 形態形成

【研究成果の概要】

本研究課題では、社会性昆虫であるシロアリ類について、社会性のゲノム基盤の解明を目的として近年飛躍的に進歩した次世代シーケンシング技術を用いた研究を進めてきた。トランスクリプトーム解析および遺伝子発現解析から、オオシロアリにおける兵隊カーストの分化過程における大顎形成に関わる遺伝子が同定された。また近縁種との比較から、シロアリ祖先系統で多くの遺伝子のアミノ酸非同義置換率が上昇し、正の自然選択圧働いていることが示された。さらに、遺伝子のメチル化のレベルとカースト特異的発現の間には負の相関があることと、遺伝子重複がカースト分化などの高度な社会性に繋がったことなどが示唆されている。

【研究の社会的意義】

アリやシロアリなどの社会性昆虫では、発生過程において個体の形態や行動が明確に分化する「カースト分化」という現象を伴う高度な社会性（真社会性）が見られる。これまで、近代的な分子生物学的手法を用いた研究がアリ・ハチを中心に行われてきたが、シロアリの社会性については研究が後れており、社会性の原理の理解には至っていなかった。本研究では、シロアリのいくつかの種を用いて、トランスクリプトームおよびゲノム解析から、社会性に関わるゲノム基盤を解明しようとするもので、研究開始当初には想像だにしなかった多くの成果を得るに至っている。これらの研究成果から、動物の社会とは何かにつちえ答えが得られることが期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2018-03-31

【配分額】46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)

【研究分野】膠原病・アレルギー内科学

【研究領域課題番号】25670458 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

全身性エリテマトーデス / ANCA関連血管炎 / トランスクリプトーム / 遺伝子発現 / インターフェロン / 遺伝子発現プロファイル / ゲノム多型

【研究成果の概要】

トランスクリプトーム解析は発症や病態における「鍵分子」探索の手がかりを与えるが、日本人における膠原病の検討はこれまで少数である。本研究では、日本人活動性全身性エリテマトーデス(SLE）、ANCA関連血管炎(AAV)のトランスクリプトーム解析を施行し、健常対照群と比較した。各検体は３群のクラスターに例外なく分類され、既報のSLEに加え、AAVにおいても発現変動遺伝子群におけるⅠ型インターフェロン関連遺伝子の有意な増加が検出された。一部では発現変化が両疾患において逆方向であり、病態の違いに関連する可能性が示唆された。AAVでは、疾患感受性領域であるHLA class IIの発現低下が示唆された。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【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】腫瘍診断学

【研究領域課題番号】25430139 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

がんの個性診断 / 腫瘍不均一性 / 遺伝子発現 / エントロピー / 情報理論 / 代謝経路 / トランスクリプトーム / シャノンのエントロピー / 相互情報量 / ヒトがん細胞株 / 癌

【研究成果の概要】

シャノンのエントロピーや相互情報量に代表される情報理論を応用して、個々の生物学的経路ごとのトランスクリプトームに反映される腫瘍不均一性を定量することに成功した。事実、複数のヒトがん細胞株の間や異なる酸素環境条件の培養の間で、腫瘍不均一性に富む代謝経路および乏しい代謝経路が検出された。これらの結果は代謝生物学的見地からの腫瘍不均一性への洞察を与え、診断・治療への応用の可能性を示唆する。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)

【研究分野】生体生命情報学

【研究領域課題番号】24300111 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

システム数理解析 / 漢方薬効 / オミクスデータ解析 / トランスクリプトーム / システム的解析 / オミックス解析 / データ統合 / 遺伝子発現 / 遺伝子ネットワーク

【研究成果の概要】

漢方薬は、その効果についてあまり科学的な裏付けを持たないまま「経験的な効果」を頼りに広く治療に用いられている。本研究課題においては、漢方薬に科学的エビデンスを与えるため、薬効の分子レベルの作用機序を明らかにするための時系列トランスクリプトームデータを補中益気湯、人参養栄湯に関して取得し、それぞれインフルエンザ、および脱随に対する作用について解析を行った。また、薬剤の作用をシミュレーションするため、シミュレーションモデルを時系列データとパスウェイにおける既存知識から自動的に構築するためのデータ同化技術を開発し、漢方薬効の大規模シミュレーションを可能とした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【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】基礎ゲノム科学

【研究領域課題番号】21310125 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

動物ゲノム / メダカ / トラフグ / 次世代シーケンサー / 小分子RNA / マイクロRNA / piRNA / トランスクリプトーム / miRNA / 遺伝子発現 / 魚類 / 発現フロフィール / 新規RNA

【研究成果の概要】

本研究では次世代シーケンサーを用いてメダカおよびトラフグの各組織(速筋、遅筋、腸、眼、脳、心臓、肝臓、卵巣、精巣、初期胚など)から得た小分子RNA(miRNA, piRNA, siRNA)の塩基配列を解読し、その発現プロフィールを明らかにした。精巣、卵巣以外の各組織ではmiRNAが主要な発現産物であったが、精巣、卵巣ではpiRNAが主要な発現産物であることが推定された。またメダカとトラフグに共通に発現している未同定の小分子RNAを多数見いだした

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】食品科学

【研究領域課題番号】15380090 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

トランスクリプトミクス / ニュートリゲノミクス / プロテオミクス / アミノ酸 / 食餌タンパク質 / 食品安全性 / 転写因子 / データベース / トランスクリプトーム / 遺伝子発現 / 大豆タンパク質 / 低アレルゲン化小麦粉 / 食品の安全性 / インスリン

【研究成果の概要】

食餌タンパク質の効果のトランスクリプトーム解析を進め、タンパク質栄養が脂肪組織の遺伝子発現プロファイルに及ぼす影響の解析を行った。PPARγの発現上昇などがタンパク質栄養悪化時のインスリン感受性上昇に関わっていると予想された。さらに各種動物性タンパク質の機能性の解析を試みた。一方、肝ガン培養細胞系を用いたアミノ酸欠乏の影響のトランスクリプトーム解析とさらにプロテオーム解析を行った。アミノ酸に直接応答して発現が変わる遺伝子を数多く見出すことができ、またその中には転写因子や翻訳制御因子も多く含まれることがわかった。さらに、オミックス解析をアミノ酸の過剰毒性の検討に利用することが可能かどうかを調べた。過剰シスチンの毒性には肝臓や心臓が主要な標的となっていることがわかった。
次にアミノ酸による転写や翻訳の制御系について、より詳細に調べた。タンパク質栄養の影響を仲介するFoxoやトランスクリプトーム解析により重要性が示されたATFなどの転写因子を中心に、その役割を検討した。また、アミノ酸がインスリンシグナルを制御する機構についても、仲介因子IRS-1のリン酸化の制御に着目して調べた。アミノ酸がホスファターゼを調節し、細胞の情報伝達に影響を与える新たな機構を提唱するに至った。
さらに、ニュートリゲノミクスにおけるオミックス解析の新たな方向性を探る目的で、食品の安全性評価へのトランスクリプトミクスの応用を図った。低アレルゲン化小麦粉の安全性が確認され、この手法の有効性が示された。
ニュートリゲノミクス分野を発展させる手段として、データベースの開発と利用が不可欠であると考え、これを作成して公開するに至った。DNAマイクロアレイの生データと文献情報の蓄積を進めた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】15,800千円 (直接経費: 15,800千円)