【研究領域課題番号】18H03940 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 硝酸応答 / 遺伝子発現 / シグナル伝達 / 窒素栄養 / 硝酸シグナル / 転写因子 / 窒素応答 / 遺伝子発現制御 / 窒素 / 栄養応答 / 栄養シグナル / 転写カスケード / 窒素代謝 / NLP転写因子

【研究成果の概要】

硝酸応答を担うNLP転写活性化因子が直接、発現を誘導する遺伝子として新たにホメオドメン-ロイシンジッパー型（HB）転写因子遺伝子を同定した。このHB転写因子の機能欠損変異株は斑入りの表現型を示し、また、この機能欠損変異株の葉肉細胞の多くで葉緑体の発達の異常が起こっていることを明らかにした。さらに、HB転写因子の欠損変異体のトランスクリプトーム解析により、HB転写因子は葉緑体の発達や機能維持に関わる多くの遺伝子の発現制御に関わっていることを明らかにした。HB転写因子の機能欠損変異株で最も発現が低下している遺伝子の一つがVAR2遺伝子であったが、var2変異体は斑入りの表現型を示すことが知られていることから、HB転写因子がVAR2遺伝子を直接制御している可能性をクロマチン免疫沈降法などにより検討し、硝酸イオン-NLP-HB-VAR2という制御経路が存在することを明らかにした。VAR2遺伝子産物は葉緑体に局在するFtsHプロテアーゼのFtsH2サブユニットであり、FtsHプロテアーゼは、過剰な光エネルギーにより損傷を受けた光化学系IIのタンパク質などのチラコイド膜結合型の光合成関連タンパク質の除去を担い、光化学系II修復サイクルの中心因子として働いている。そこで、強光条件及び強光かつ低窒素条件で、HB転写因子の欠損変異体や過剰発現株の表現型解析を行い、硝酸シグナルがNLPとHB転写因子を介してVAR2の発現を促進することで強光環境でより多くの光エネルギーを利用することを可能としていることを明らかにした。一方で、NLP転写活性化因子により直接、発現が誘導されるNIGT1転写抑制因子の直接の標的遺伝子としてDof型転写因子遺伝子を同定した。このDof型転写因子の欠損株の表現型解析を行い、このDof型転写因子も窒素欠乏応答に関わっていることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31

【配分額】43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)

【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】神経解剖学・神経病理学

【研究領域課題番号】15K06738 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

タンパク質翻訳後修飾 / ＳＵＭＯ化 / ユビキチン化 / 神経変性疾患 / パーキンソン病 / 転写因子 / 遺伝子発現 / タンパク質分解 / 転写制御 / 発現制御

【研究成果の概要】

Parkinの基質として同定された転写因子PARISがSUMO化されることを発見し、その機能とパーキンソン病発症へのSUMO化の関与を解析した。その結果、PARISのSUMO化依存的な転写活性調節を明らかにした。さらにPARISのSUMO化はそのユビキチン化も制御していることを明らかにした。さらにPARISのSUMO化を制御する因子を同定し、それらがPARISの転写活性やユビキチン化に与える影響を明らかにした。本研究の成果はパーキンソン病発症メカニズムにおけるSUMO化の重要性を示唆した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【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】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】25252014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 硝酸シグナル / シグナル伝達 / 転写因子 / 遺伝子発現制御 / 植物栄養 / 硝酸応答 / 転写制御 / 窒素 / 遺伝子発現

【研究成果の概要】

植物の窒素栄養環境への適応において硝酸応答型の遺伝子発現は中心的な役割を担う。この硝酸応答型遺伝子発現を担う転写因子はNLPタンパク質群であることを同定していることから、NLP転写因子群を手がかりに、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて硝酸応答型遺伝子発現の制御機構の解析を行った。DNAマイクロアレイ解析によって、NLP転写因子群は硝酸応答型遺伝子発現のほとんどを制御しているマスターレギュレーターであることを明らかにした。また、硝酸シグナルの伝達に応答してNLP転写因子群がリン酸化されることが、NLP転写因子の活性化機構であることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-05-31 - 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】神経科学一般

【研究領域課題番号】24500394 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大脳皮質 / ニューロン / 分化 / 遺伝子発現 / 大脳新皮質 / 発生・分化 / 脳・神経 / 神経科学 / 転写因子

【研究成果の概要】

知覚や随意運動などの高次の機能を担う大脳の新皮質は、発生の過程で神経幹細胞が経時的に異なるニューロンを生み出すことで６層の構造を形成する。本研究では大脳皮質の形成原理を理解するために、神経幹細胞からニューロンへの分化の過程で作動する遺伝子プログラムに焦点をあて、層特異的なニューロンの分化機構について解析を行った。まずマウスの大脳皮質において各層の神経前駆細胞に発現する遺伝子群を網羅的に同定し、これら遺伝子のニューロンの分化における機能について検証した。一連の解析により、大脳皮質の神経回路形成における層特異的遺伝子プログラムを介した樹状突起のパターニングおよび配置決定機構について明らかにした。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【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】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】22380043 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物 / 硝酸応答 / 硝酸シグナル / 遺伝子発現 / 転写因子 / 栄養代謝調節 / 転写制御 / 転写 / シグナル伝達 / 植物栄養

【研究成果の概要】

植物の主要な窒素源である硝酸態窒素は植物体内でシグナル伝達物質としても働き、硝酸同化関連酵素遺伝子を含む多様な遺伝子の発現を制御している。この硝酸応答型の遺伝子発現の分子機構を明らかにすることを目的として、本研究では、シロイヌナズナを用いて硝酸応答のための鍵転写因子としてNLP転写因子群を同定した。また、NLPは翻訳後制御によって活性化され、活性化されたNLPが硝酸応答性遺伝子の大多数の発現を担っていることを示した。さらに、重要作物であるトウモロコシにおいてもNLP転写因子群が硝酸応答のために類似の役割を担っている可能性を示唆した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2013-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】植物栄養学・土壌学

【研究領域課題番号】19780048 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

植物成長 / 生理 / 鉄 / ムギネ酸類 / 遺伝子発現 / 転写因子 / シスエレメント

【研究成果の概要】

イネ科植物の鉄欠乏に応答して遺伝子の発現を引き起こすシスエレメントIDE1とIDE2に結合する転写因子の検索とそれらの解析を行った。IDEF1とIDEF2、二つの転写因子を単離・同定することに成功した。また、鉄獲得に重要な転写因子IRO2も単離した。これらの転写因子を用いて鉄欠乏耐性の組換え植物を作成した。DEF1、IDEF2、OsIRO2が鉄欠乏応答に関与する多段階の遺伝子制御ネットワークを担うによって鉄欠乏応答性と耐性を制御することを明らかにした。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,760千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 360千円)

【研究分野】神経科学一般

【研究領域課題番号】19300107 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シナプス / ショウジョウバエ / 転写因子 / グルタミン酸受容体 / マイクロアレイ / 神経活動 / 遺伝子発現 / lola / 神経回路 / 運動神経 / 筋肉 / prospero

【研究成果の概要】

マイクロアレイ技術を用い、ショウジョウバエの神経筋シナプスにおいて、シナプス形成の前後や有無に対応したシナプス後細胞(筋肉細胞)での遺伝子発現の変化を検出することにより、シナプス形成・成熟過程において誘導される遺伝子を系統的にスクリーニングし、さらに機能を調べた。その結果、神経支配により発現が抑制される遺伝子のひとつである、転写因子longitudinals lacking(lola)が、筋肉において、グルタミン酸受容体などの複数のシナプス機能分子の発現を転写レベルで制御することを見いだした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】18570206 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

嗅覚 / 嗅覚受容体 / 遺伝子発現 / 転写因子 / トランスジェニック / Lhx2 / 神経分化

【研究成果の概要】

ヒトやマウスの嗅覚神経系は、嗅覚受容体(odorant receptor:OR)によって数十万もの匂い分子を識別している。OR遺伝子はゲノム上最大の遺伝子ファミリーを形成する多重遣伝子であり、その総数はマウスにおいて約千個に及び、全遣伝子の5%を占める。嗅神経細胞におけるOR遺伝子の発現は、免疫系の抗原受容体遺伝子と同様に、1つの細胞で1種類の遺伝子が、対立遺伝子の一方からのみ発現するという極めて興味深い発現様式をとる。しかしながら、その遣伝子発現制御機構は明らかになっていない。嗅覚受容体多重遺伝子ファミリーは、大きく分けて2つのタイプ(水棲型OR遺伝子:クラス1、陸生型OR遺伝子:クラス2)に分類される。我々のこれまでの研究から、LIMホメオドメイン型転写因子Lhx2が、クラス2嗅覚受容体遺伝子M71のプロモーター領域にあるホメオドメイン配列に結合すること、またLhx2遺伝子欠損マウスでは調べたすべてのクラス2嗅覚受容体遺伝子の発現がなくなっていることが明らかとなっている。本研究では、Lhx2遺伝子欠損マウスにおけるクラス1嗅覚受容体遺伝子の発現を解析した。その結果、クラス2遺伝子とは異なり、クラス1遺伝子はLhx2遺伝子欠損マウスにおいて発現していることが明らかとなった。これらの結果から、クラス1およびクラス2嗅覚受容体多重遺伝子は、それぞれ異なる遺伝子発現制御機構/経路をもっていることが示唆された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 300千円)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】17591114 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

形態形成 / 細胞分化 / 分子生物学 / 発生医学 / 疾患モデル動物 / 先天性心疾患 / 心臓流出路 / 動脈幹 / 前方心臓領域 / Tbx1 / Forkhead / 転写因子 / 遺伝子発現

【研究成果の概要】

近年、前方心臓領域(anterior heart field:AHF)とよばれる咽頭弓中胚葉領域に由来し、心臓流出路の発生に関与する新たな細胞群が発見された。本研究では、AHFに発現する転写因子Tbx1に着目し、AHF由来細胞の心臓流出路形成における分子機構と役割について解析し、以下の成果を得た。1)Tbx1のプロモーター領域のDNA配列と、その配列に結合する転写因子について解析した結果、Tbx1遺伝子の転写開始点から12.8kb上流にあるForkhead型転写因子(Fox)結合配列(Fox site #1)、および6.8kb上流にあるFox結合配列(Fox site #2)の2つのDNA配列が、Tbx1のAHFにおける発現に必要であることが明らかにされた。これら2つのFox結合配列には、Foxa2、Foxc1およびFoxc2転写因子が結合し、量依存性にTbx1の転写を直接制御することが示唆された。2)Fox site #1を含むTbx1エンハンサーに連結したCre組み換え酵素遺伝子を導入したトランスジェニックマウスとR26Rマウスを利用した解析により、Tbx1を発現するAHF由来細胞は、胎生初期には心臓流出路全体と右心室原基を形成し、後期には主に右心室流出路と肺動脈主幹部および肺動脈弁を形成することが示唆された。3)AHFに発現する転写因子Tbx1の発現がそれぞれ正常の60%、50%、20%、0%に低下した胚を得ることができる遺伝子改変マウスの解析により、Tbxl の発現が50%まで低下すると大動脈弓離断症を含む大動脈弓の異常が約30%の胚に認められ、Tbx1の発現が20%まで低下すると、総動脈幹遺残症を含む心臓流出路の異常がほぼ100%の胚に認められた。同時に、ヒト先天性心疾患に認められるような、個体間での細かな重症度の違い、表現型の差異が再現された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【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)

【研究分野】小児科学

【研究領域課題番号】15591133 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

先天性心疾患 / 22q11.2欠失症候群 / TBX1 / Sonic hedgehog / Forkhead / 心大血管形態形成 / 転写因子 / 遺伝子発現 / ソニック・ヘッジホッグ / Fox / 転写制御

【研究成果の概要】

22q11.2欠失症候群は、高率に先天性心疾患を合併する染色体微細欠失症候群である。近年、動物モデルを用いたいくつかの研究により、転写因子TBX1が本症候群の心疾患発症に中心的な役割を果たすことが示唆された。本研究の目的は、先天性心疾患の発症に関与するTbx1の発現調節分子機構を明らかにすることである。まず、Tbx1遺伝子ゲノム上流の調節領域を特定し、Shhが心大血管形態形成の臨界期におけるTbx1の発現維持に必要であることを示した。さらに、Shhノックアウトマウスでも、Tbx1ノックアウトマウスと同様の大動脈弓奇形が認められることを明らかにした。次に、バイオインフォマティックスを利用し、Tbx1のゲノム上流調節領域に、種を越えて保存されたForkhead型(Fox)転写因子の結合配列があることを発見した。この配列について、ゲルシフトアッセイ、ルシフェラーゼ・レポーターアッセイなどを用いて解析した結果、Forkhead型転写因子の中で、Foxa2、Foxc1およびFoxc2が、このTbx1遺伝子上流のFox結合配列に結合し、Tbx1の転写を直接活性化することが判明した。Foxc1およびFoxc2のノックアウトマウスでも、Tbx1ノックアウトマウス、Shhノックアウトマウスと同様の大動脈弓奇形が認められる。また、Tbx1の発現は、Foxc1およびFoxc2ノックアウトマウスで低下しており、Foxc2の発現は、Shhノックアウトマウスの咽頭弓で低下していた。以上のことから、心臓・大血管の形態形成には、Shh-Fox-Tbx1によって制御される分子機構が重要な役割を果たすことが示唆された。したがって、Shh、Foxa2およびc1/2はTbx1の上流因子として、その発現を調節することにより、22q11症候群に合併する先天性心疾患の発症に関与する可能性があるとの結論を得た。

【研究種目】基盤研究(C)

【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】循環器内科学

【研究領域課題番号】14657160 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写因子 / タシパク質間相互作用 / LIMタンパク / 核外移行シグナル / カルシウム / P19CL6細胞 / 心筋分化 / 遺伝子発現 / 分化 / GFP / 骨格筋細胞 / side population / nifedipine / 共培養 / 伸展刺激

【研究成果の概要】

私たちは、心筋特異的転写因子CSXと相互作用するLIMタンパクCalを同定し、CalがCSXと協調的に標的遺伝子の転写を活性化していることを報告した。今回は、CSXの転写活性に対するCalの作用機構について検討を行った。まず、CalとGal4 DNA結合ドメインとの融合タンパクはGal4結合配列を含むルシフェラーゼのレポーター遺伝子の転写活性を有意に増強させることから、Cal自身に転写活性化ドメインが存在することが示された。次に、Calには核外移行シグナル(nuclear export signal:NES)が存在し、NESによる核外移行を阻害するleptomycin Bで処理すると、Calの細胞内局在が細胞質から核内に移行すること、さらにロイシンリッチな配列を欠損したCal変異体が核内に局在することを見いだした。さらに、カルシウムイオノフォアA23187の投与10分後にCalの局在が細胞質から核内に変化することから、通常CalはNESにより細胞質に局在しているが、細胞内カルシウム濃度を上昇させるような刺激によって核内へとその局在を変えることが示唆された。また、NESを欠損し核内に局在するCal変異体(Cal-ΔNES)は、野生型のCalよりもCSXによる心房性ナトリウム利尿ペプチド遺伝子プロモーター活性をさらに増強させ、Cal-ΔNESを恒常的に発現するP19Cl6細胞は通常のP19CL6細胞よりも高率に心筋細胞に分化し、GATA-4やsarcoplasmic reticulum Calcium-ATPase 2、connexin 43、Calreticulin、ANPなどの遺伝子発現も亢進していた。以上より、Calは細胞内局在を変化させ、核内ではCSXと結合してCSXの転写活性を制御することで、心筋細胞分化を調節していると考えられる。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2002 - 2003

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】11780489 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

転写因子 / 光応答 / 光合成 / 糖応答 / 遺伝子発現 / 転移印写

【研究成果の概要】

植物特異的な転写因子群Dofファミリーの一つ、トウモロコシのDof1は光合成回路における初期炭酸固定を担う酵素の発現に関わる転写因子であり、その活性は光応答性を有する。転写因子Dof1はどのようにして光によって活性が制御されいるか、また、Dof1はどのようにして光合成遺伝子の発現を制御しているかを明らかにすることを目的として行った本研究の今年度の研究成果を以下に記す。(1)暗室で生育させたトウモロコシの黄化葉と光照射を行った緑葉ら調製したプロトプラストにDof1の発現ベクターを導入してその発現産物をin vivo labeling法を用いて解析したところ、2本のバンドとして検出された。この現象は光応答と結びついており、予備的実験ではタンパク質脱リン酸化酵素阻害剤の添加によりDof1の転写促進効果が阻害されたのでDof1の光応答はリン酸化によって制御されている可能性が推察された。現在、更に詳細な解析を行っている。(2)昨年度の研究成果としてDof1はヒトGATA4と類似性を有する転写活性化ドメインを持つことを明らかにしていたが、今年度はさらに詳細な解析を行い転写促進活性に重要なトリプトファン残基を同定した。(3)昨年度、トウモロコシのトランスポゾンMutatorによって遺伝子破壊がなされているトウモロコシのラインからDof1遺伝子に変異が導入されているものをPCRを用いた方法によって検索しその候補を1ラインを選抜しているが、その挿入部位を正確に決定した。残念ながら、その部位はDof1の5'非翻訳領域中でありMutatorによる完全な遺伝子破壊がなされていなかったが、発現が著しく影響を受けている可能性は残っているので現在homozygoteの作成を行っている。

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】2,100千円 (直接経費: 2,100千円)

【研究分野】知能情報学

【研究領域課題番号】11780251 (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 / 転写因子結合配列 / p53 / プロモータ / 転写因子間相互作用 / SNP / マイクロアレイ / 転写抑制 / 遺伝子発現 / 相互作用 / タンパク質 / 組織特異性

【研究成果の概要】

この研究では,大量のプロモータ配列を用いた転写制御機構の解析方法の提案,転写因子間相互作用を中心とした転写因子の知識のデータベース化と整備,転写因子結合部位予測の精度向上,転写因子間相互作用に基づく転写制御構造の予測,そして実際の実験系でのプロモータ配列の解析を行なった.まず,文献検索では,医学生物学文献抄録データベースMEDLINE上で(A)(ヒトまたは脊椎動物)かつ(転写因子)かつ(タンパク相互作用)かつ(雑誌),(B)(転写因子)かつ(TAF),(C)(転写因子)かつ(TBP),そして一般学術雑誌のreview記事中の引用文献をもとに2165文献を得た.次に文献内でタンパク質名などの専門用語を我々によって既開発のパーザによって特定し,また文献内から,(a)相互作用の関係,(b)作用物質A,(c)作用物質B,(d)相互作用後の複合体名,(e)実験細胞名,(f)生物種,(g)その他コメントというフレームスロットを考慮し,上記2165文献から実際にファクトを抽出した.次に相互作用推論パーザの基礎的な部分を構築し,解析を試みた.転写開始点やTBPなど主となる転写因子結合および相互作用に関しては,系統的な解析が可能になった.さらにreview集などによって確立した知識と,speculativeな知識を分けることを行なった.またp53四量体の結合配列のように,因子どうしの構造が具体的にわかっている場合には,そのような知識を個別に整備し,より精度の高い推定を可能とした.その結果はマイクロアレイによる発現プロファイルの解析で,p53の上流制御遺伝子の推定という形に反映された.

【研究種目】奨励研究(A)

【研究期間】1999 - 2000

【配分額】2,100千円 (直接経費: 2,100千円)