【研究分野】遺伝・染色体動態

【研究領域課題番号】15H04402 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Saccharomyces cerevisiae / morphology / CalMorph / phenotyping / 出芽酵母 / 遺伝子機能 / 形態表現型 / 必須遺伝子 / 形態プロファイル / 形態異常度 / 画像解析 / 遺伝子ネットワーク / 細胞形態 / ケミカルゲノミクス / 高次元表現型解析 / カルシウム / 遺伝的相互作用 / 形態表現型解析 / 遺伝学 / 大規模解析 / ハプロ不全性

【研究成果の概要】

遺伝情報による生命体の動作原理、すなわち遺伝型という「原因」が表現型という「結果」にどのように結びつくかという原理を解き明かすことは、遺伝学の中心課題のひとつである。我々は、遺伝型と表現型との関係を明らかにするために、単細胞真核生物の出芽酵母（S. cerevisiae）の優れた遺伝学的ツールを駆使し、蛍光顕微鏡で得られる細胞画像を画像解析システムCalMorphにより解析し、形態プロファイリングと形態異常度の二つの観点から高次元表現型を定量的に解析することによって遺伝子機能と形態表現型の間に密接な関係があることを発見した。その関係を用いて、薬剤の細胞内標的を同定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】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】遺伝・ゲノム動態

【研究領域課題番号】24370002 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

出芽酵母 / 表現型解析 / 画像解析 / 細胞形態 / 自然淘汰 / 遺伝子破壊株 / 液泡 / 酸性化 / バイオイメージング / システムズバイオロジー / オーミクス / オルガネラ

【研究成果の概要】

今まで研究代表者らは出芽酵母の細胞形態を主にして表現型を高次元で定量的に行うことにより、遺伝子欠損による表現型が似ていると遺伝子機能も類似することをゲノム規模で明らかにしてきた。本研究計画ではさらに超多次元の拡張パラメータを作製し、遺伝子産物の局在位置・形態情報を定量化するシステムの構築を行なった。さらに高速化した表現型計測システムを導入することで、標的未知の薬剤について、標的予想を行い、形態プロファイリングによる標的予想システムの有用性を実証した。他のモデル生物でも類をみないこの試みは、細胞システム全体を視野に入れた動作原理の理解につながり、多くの研究者や産業界にとって有用な知的資産になる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】応用ゲノム科学

【研究領域課題番号】21310127 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

出芽酵母 / 機能ゲノム / 細胞周期細胞形態 / 画像解析 / 薬剤標的 / 細胞形態 / 細胞周期 / 細胞壁 / HOG / MAP kinase / シグナル伝達 / 紡錘体 / M期

【研究成果の概要】

研究代表者らは出芽酵母の細胞形態、アクチン、核などの形態に関する高次元表現型情報を集めることにより、遺伝子欠損によって変化する表現型プロファイルが遺伝子産物の機能に関係していることを発見した。このことをヒントにして高次元表現型データから表現型プロファイルを統計学的に抽出し、パターンの類似性からその条件下で影響を受けている遺伝子機能を推測する(表現型プロファイリング)法を確立した。この方法は、生理活性物質の細胞標的を推定できる新しい方法としても利用できる。犯罪捜査における容疑者プロファイリングと同様に、プロファイルの精度は統計的データの質と量に依存することから、観察対象の表現型を増やすことも試みた。これにより顕微鏡画像から得られる細胞周期や細胞構造の情報を主とする表現型を1,000以上のパラメータ(指標)から解析するシステムを構築できた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

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