S1-113:30-14:15
分裂酵母における反復配列上での恒常的ヘテロクロマチン形成・維持機構
村上洋太
北大院理・化・生物有機化学研究室
真核生物の恒常的ヘテロクロマチンはヒストンH3の9番目のリジンのメチル化(H3K9me)で規定される。ほとんどの真核生物で恒常的ヘテロクロマチンは反復配列上に存在し、相同組み換えを介したゲノム再編防止に機能している。また、多くの真核生物で外部から遺伝子導入をおこなうと、tandem repeatを形成しゲノムに挿入され、その領域でヘテロクロマチン化がおこり遺伝子発現が抑制されることが観察されている。しかし反復配列とヘテロクロマチンをリンクする機構はわかっていない。我々はヘテロクロマチン研究の優れたモデル系である分裂酵母を用いてこの問題に取り組んだ。分裂酵母はペリセントロメア、テロメア領域にdg/dhと呼ばれる共通配列をもち、この配列から転写されるncRNAにより誘起されるRNAiシステムが恒常的ヘテロクロマチンを形成する。この系の解析からユークロマチン上の異所的ヘテロクロマチン（H3K9me）を除去するJmjCタンパク質Epe1がdg/dh配列ではRNAiに必要なncRNAの転写を活性化しヘテロクロマチン維持を行うことを見いだした。さらにEpe1によるヘテロクロマチン維持にはdg/dh配列に散在している多数の転写開始点からのncRNA転写の活性化が重要であることが示唆された。この多数の転写開始点を模倣するためにmRNAをコードする通常の遺伝子のタンデムリピートを作成しゲノムに挿入した株を作製した。この遺伝子を標的とするsiRNAをヘアピンRNAから人為的に供給すると、多コピーのリピートでは効率良くRNAi依存ヘテロクロマチンが形成された。さらにその領域で自律的にRNAi系が作動し始め、ヘアピンRNAを除いてもこの自律的RNAiによりヘテロクロマチンが安定に維持される。この自律的なRNAi系の作動にはdg/dh領域と同様Epe1が必要であった。一方、シングルコピーを標的に同様の実験をおこなうとEpe1はRNAiの活性化ができずヘテロクロマチンを除去する。これらの結果は、テロクロマチン除去因子Epe1の機能を反復配列がヘテロクロマチン維持を促す方向に変えていることを示している。この講演では実験結果の詳細とそこから得られる洞察を議論したい。
S1-214:15-15:00
哺乳類異所的高次クロマチン形成系の構築とその分子基盤
白井温子
理研・眞貝細胞記憶研究室
ヘテロクロマチンは、様々な生命現象に重要な役割を果たす代表的な高次クロマチン構造であるが、その形成の仕組みの詳細は、動物細胞では未だ謎に包まれている。我々は2017年に、H3K9メチル化酵素Suv39h1はchromo domain (CD)でペリセントロメアから転写されるncRNAと結合していること、CDに変異を導入しRNA結合能を欠いたSuv39h1変異体をSuv39h欠損細胞に発現させるとヘテロクロマチン形成が不十分となることを示した [Shirai et al. eLife, 2017] 。しかし、CDのRNA結合能を欠いたSuv39h1変異体でもヘテロクロマチンは形成されることから、ペリセントロメアからのncRNAがヘテロクロマチン形成において如何に重要なのかについては不明な点が多い。動物細胞において、特定の染色体領域にペリセントロメア領域のDNAを挿入して新規のヘテロクロマチンが形成されるかは、その実験系が構築されておらず、不明である。そこで本研究では、ヒトHEK293細胞のAAVS領域特異的にヒトやマウスのペリセントロメア配列を挿入し、ヘテロクロマチン形成をモニターできる系の構築を行った。その結果、GFP-Alphoid DNAをAAVS領域特異的に挿入するとGFPの蛍光が消失した。この時、GFP領域ではヒストンH3K9me3の顕著な蓄積が検出され、またDNAメチル化が生じていた。以上の結果より、異所的に挿入した反復配列上でヘテロクロマチンが形成され、それをモニターできることが明らかになった。さらに、このHEK293細胞において、ヒトのペリセントロメア配列はGFPに対しての向きを変えても抑制する程度に違いがなかったのに対して、マウスのペリセントロメア配列はGFPに対しての向きによって、GFP発現抑制に違いがあること、またマウスのペリセントロメア配列からの鎖特異的な転写量に違いがあることが明らかになった。この現象がヒト細胞に種の異なるマウスの配列を導入したために生じた可能性を考え、マウスES細胞においても、Rosa26領域での異所的ヘテロクロマチン形成系の構築を行った。その結果、マウスES細胞でもヒト細胞での結果と同様の現象が観察された。すなわち、ヒトペリセントロメア配列は向きに関係なく抑制された一方で、マウスペリセントロメア配列はGFPに対しての向きによって、GFPの発現抑制に違いがあることが明らかになった。さらに、GFP領域上ではDNAメチル化やヒストンH3K9me3の蓄積が生じていたことから、マウスからヒトに至るまで保存性の高い機構によって反復配列の抑制が行われていることが明らかになった。現在、挿入方向によって反復配列の抑制が変わる保存性の高い分子機構の解明を進めており、ncRNAが持つヘテロクロマチン形成における役割を解明していきたい。
S1-315:00-15:45
DNAメチル化継承の分子機構
西山敦哉
東京大学医科学研究所癌・細胞増殖部門癌防御シグナル分野
DNAメチル化は、主にCpG配列中のシトシン5位を標的とする化学修飾で、クロマチン構造制御を介して、遺伝子発現、発生、細胞分化など様々な生命現象に重要な役割を果たす。ゲノム上のDNAメチル化パターンは、DNA複製時に、ゲノムDNA情報とともにDNAメチル化酵素1 (DNMT1)を中心とするDNAメチル化維持機構によって娘DNAに継承される。DNMT1のメチル化部位局在には、DNA複製時に一過的に生じる片鎖メチル化DNAに特異的に結合するUHRF1が不可欠な役割を果たす。我々は、染色体複製を試験管内で再現することが可能であるツメガエル卵抽出液由来の無細胞系を用いて、DNAメチル化維持の分子機構の解明に取り組み、UHRF1が片鎖メチル化DNAに結合すると、E3ユビキチンリガーゼとしてPAF15やヒストンH3をユビキチン化すること、またDNMT1とこれらのユビキチン化タンパク質の特異的相互作用がDNMT1のメチル化部位への局在と活性化を促進することを報告してきた。PCNA結合タンパク質であるPAF15はDNA複製と協調的なDNA維持メチル化において重要であり、S期に一過的にクロマチンに結合するが、S期終了に伴うクロマチンからの解離がどのように制御されているかは明らかでなかった。本講演では、最近我々が明らかにしたUSP7によるPAF15脱ユビキチン化を介したクロマチン解離の分子機構を紹介するとともに、DNA複製と非協調的なDNA維持メチル化機構についても議論したい。
S1-415:45-16:30
マウス初期発生胚における内在性レトロウイルスを介した宿主ゲノム制御機構
坂下 陽彦
慶應義塾大学医学部 分子生物学教室
全能性とは、あるひとつの細胞がいかなる細胞種にも分化・個体形成できる能力を指す。哺乳動物においては、終末分化した卵子と精子の受精によって誕生する「受精卵」のみが全能性をもつ細胞である。受精卵と2細胞期胚では、胚性ゲノムの活性化 (Zygotic genomeactivation: ZGA) が生じ、卵子に蓄えられていた母性因子による発生制御から、胚自身の遺伝子を用いたものに切り替わる。ZGAは全能性獲得とその後の個体発生に必須であり、ZGAを担保するゲノム広範囲なエピゲノム変化は、正常な世代継承と長期的な種の保存にとって極めて重要な現象である。興味深いことに、ZGAに伴い内在性レトロウイルス(ERVs) の一種であるMERVL (Murine Endogenous RetroViruse type L) の転写が一過的に惹起される。ERVsは哺乳動物の進化の過程で宿主ゲノムに組み込まれたレトロトランスポゾンの1種であり、同一の配列がゲノム全体に散在している。MERVLも宿主ゲノム中に数百〜数千コピー存在しており、このことはMERVLを標的としたKnockoutを困難にしている。こうした背景から、これまでMERVLの発現は単なる「全能性マーカー」であると考えられ、その機能的意義については明確な結論が得られていない。そこで私たちは、MERVLを含むレトロトランスポゾン配列の解析に特化したアンチセンスオリゴ核酸 (ASO) やCRISPRiシステムを用いた多コピー遺伝子解析技術を独自に開発し、初期発生過程におけるMERVLの機能不全が胚性致死に繋がることを見出した。さらに、統合的オミックス解析を通じて、MERVL欠損胚では初期胚発生過程における細胞分化が障害され、全能性期様のトランスクリプトームならびにクロマチン状態が異所的に維持され続けることも明らかにした。以上のことから、ゲノム中に散在するMERVLは、全能性獲得後の細胞分化ならびに個体発生の開始に必須であることが結論付けられた。従来までに、ヒトを含む多様な生物種の初期発生過程において、上述のマウスで観られるようなERVsの発現惹起が報告されている。従って、宿主動物の系統発生に沿って枝分かれ (進化) したこれらのERVsが、各現生生物ゲノムのクロマチン制御を担う可能性を見出した点が本研究の特色である。本講演では、これら最新の研究結果を共有し、発展研究への議論を深めたい。
S2-013:30
メンデル生誕200年記念 ～ 遺伝学の誕生からゲノム以降の展開まで
世話人：遠藤俊徳
北大・院情報
S2-113:40
Research of chromosome ends in Brno - the city of Gregor J. Mendel
Jiří Fajkus
[1] CEITEC, Masaryk University, CZ-62500 Brno, Czech Republic, [2] Laboratory of Functional Genomics and Proteomics, NCBR, Faculty of Science, Masaryk University, CZ-62500, Brno, Czech Republic, [3] Institute of Biophysics, Czech Academy of Sciences, CZ-61265 Brno, Czech Republic
This year we commemorate the bicentennial of the birth of Gregor Johann Mendel (1822-1884) who laid foundations of the scientific discipline, later known as genetics. This man – a monk, priest, teacher, scientist and later the abbot, gifted with original thinking, a person of many interests and talents is undoubtedly the most famous scientist in the history of my city – Brno. In what way can Mendel be a role model for us, and me personally? Especially when Mendel’s contribution is absolutely incomparable? In my opinion, it is his patience, systematicity and choice of unusual solution approaches - in his time, a completely original connection of biology with mathematics.
In my field of research – plant telomere biology – it happens quite often at conferences that non-plant telomere scientists ignore findings obtained in plants – at least one my parallel with Mendel’s unnoticed work, though not particularly satisfactory one. Once I even got a question from a recognised colleague working on human telomeres – do plants also have telomeres?
Well, they do. And not only that: telomeres have been discovered in plants (and in parallel in Drosophila flies). Plants can also "boast" other firsts – e.g., cells were discovered in plants (1667), genes were discovered in plants (at St. Thomas Abbey in Brno, 1865), as was also a semiconservative DNA replication (1957, one year before the E.coli experiment awarded by the Nobel Prize)... Apparently, a scientist working in plants has to be prepared to be ignored.
Why does it make sense to investigate plant telomeres and telomerases while most labs concentrate on human cells where the applicability of the telomere biology research in cancer and aging is certainly more direct?
My personal reason or answer is the following: in contrast to humans or other vertebrates, in plants there is no developmental shortening of telomeres (telomere-based aging clock) – the phenomenon associated with the reversible regulation of plant telomerase activity, in contrast to its permanent silencing in somatic cells during human embryonic development. Briefly, whenever a plant cell needs to divide, it can – somehow – re-activate its telomerase. Even differentiated somatic plant cells with a silenced telomerase, when contributing to plant regeneration or formation of new plant organs, re-activate their telomerase – something that we as humans can only envy to plants. When considering that these were among my first findings in telomere biology as a junior researcher (1995-98), then you can understand my very personal relationship to plant telomere biology (Fajkus et al. 1998, Fajkus et al. 1996, Fajkus et al. 1995, Riha et al. 1998).
The research story I would like to share with you spans over the last 6 years of our research.
Since 1995, it has been known that some plants possess a different kind of telomeric DNA than the most common (TTTAGGG)n repeat motif (Fuchs et al. 1995, Pich et al. 1996). The most interesting of these were plants of the genus Allium which lacked not only the typical plant telomere motif but also any other known variant of telomere repeat (Sykorova et al. 2003). It was even believed that Allium plants lacked telomerase and used some telomerase-independent mechanism of telomere maintenance, known e.g., in Drosophila. Nevertheless, in 2016 we were able to characterize unusual – 12 nt long – (TTATGGGCTCGG)n telomere repeats in 11 Allium species and demonstrated their synthesis by telomerase (Fajkus et al. 2016).
The extremely long telomere repeat size in Allium allowed us to identify putative telomerase RNA subunit (TR) in genomic and transcriptomic data of Allium species and verify its function experimentally. Subsequently it appeared that in contrast to the common opinion (based on findings in vertebrates, yeasts, and also previous reports in Arabidopsis (Cifuentes-Rojas et al. 2011), now retracted, we found that plant TRs are of monophyletic origin. Therefore, using the initial knowledge of TR in Allium, we could successfully identify TRs across the plant order of Asparagales, and then across the whole land plant phylogeny. The identified TRs and changes in their template regions provided molecular explanations of all previously reported evolutionary changes of plant telomere DNA repeats. Also, in contrast to the other known TRs (with the exception of Ciliates), plant TRs are transcribed with RNA polymerase III under the control of so-called type-3 promoter (and not by RNA pol II as in classical model organisms - vertebrates or yeasts). The type-3 promoter, consisting of the Upstream sequence element (USE) and TATA box is typical for a number of small nuclear RNAs, including spliceosomal U snRNAs. We believe that this study and the described relatively easy way to identify telomerase RNAs in any plant, including all important crops, introduced plants to the set of model species in telomerase research, at last (Fajkus et al. 2019).
Unfortunately, sequence divergence of TRs across the whole Viridiplantae is too high to use simple homology searches beyond land plants group. Therefore, in the subsequent study, we had to design a novel strategy, presuming a wider conservation of the type-3 promoter also in early diverging plants – e.g., Bryophytes, Streptophyte algae and green algae. We started with identification of the USE element in snRNAs, and identification of telomere DNA repeats (usually the most frequent short tandem repeats in genomic data), as identified by Tandem Repeats Finder tool. The telomere DNA sequence provided the information about a putative template region of TR - serving to synthesize telomere repeats (complementary to telomere DNA repeats). These two motifs (TR template and specific USE sequence) then served to identify TRs in selected species of Viridiplantae and other selected species of the phylogenetic megagroup Diaphoretickes (including e.g., Rhodophytes, Ciliates or Stramenopiles). Homologous TRs were then used to build covariance models to identify TRs in more distant species. Example TRs were confirmed experimentally (Fajkus et al. 2021). Together, our results elucidated evolution of the earliest eukaryotic TRs, demonstrated the common origin of TRs across Diaphoretickes, and explained evolutionary transitions in telomere repeats. Our current studies continue to investigate the evolution of telomerases even beyond Diaphoretickes megagroup. In parallel, we characterise TR secondary structure and the whole telomerase ribonucleoprotein composition, structure and assembly. We believe the studies can address the molecular principle of reversible telomerase regulation.
Acknowledgements: I would like to thank Petr Fajkus, Vratislav Peška and the other members of my research group for their significant contribution to these results. The research was supported by ERDF project SYMBIT, reg. no. CZ.02.1.01/0.0/0.0/15.003/0000477, Czech Science Foundation (20-01331X) and ERDF project SINGING Plant, reg. no. CZ.02.01/0.0/0.0/16_026/0008446.
References:
Cifuentes-Rojas, C., Kannan, K., Tseng, L. and Shippen, D.E. (2011) Two RNA subunits and POT1a are components of Arabidopsis telomerase. P Natl Acad Sci USA, 108, 73-78.
Fajkus, J., Fulneckova, J., Hulanova, M., Berkova, K., Riha, K. and Matyasek, R. (1998) Plant cells express telomerase activity upon transfer to callus culture, without extensively changing telomere lengths. Mol Gen Genet, 260, 470-474.
Fajkus, J., Kovarik, A. and Kralovics, R. (1996) Telomerase activity in plant cells. Febs Lett, 391, 307-309.
Fajkus, J., Kovarik, A., Kralovics, R. and Bezdek, M. (1995) Organization of Telomeric and Subtelomeric Chromatin in the Higher-Plant Nicotiana-Tabacum. Mol Gen Genet, 247, 633-638.
Fajkus, P., Kilar, A., Nelson, A.D.L., Hola, M., Peska, V., Goffova, I., Fojtova, M., Zachova, D., Fulneckova, J. and Fajkus, J. (2021) Evolution of plant telomerase RNAs: farther to the past, deeper to the roots. Nucleic Acids Res, 49, 7680-7694.
Fajkus, P., Peska, V., Sitova, Z., Fulneckova, J., Dvorackova, M., Gogela, R., Sykorova, E., Hapala, J. and Fajkus, J. (2016) Allium telomeres unmasked: the unusual telomeric sequence (CTCGGTTATGGG)(n) is synthesized by telomerase. Plant J, 85, 337-347.
Fajkus, P., Peska, V., Zavodnik, M., Fojtova, M., Fulneckova, J., Dobias, S., Kilar, A., Dvorackova, M., Zachova, D., Necasova, I., Sims, J., Sykorova, E. and Fajkus, J. (2019) Telomerase RNAs in land plants. Nucleic Acids Res, 47, 9842-9856.
Fuchs, J., Brandes, A. and Schubert, I. (1995) Telomere Sequence Localization and Karyotype Evolution in Higher-Plants. Plant Syst Evol, 196, 227-241.
Pich, U., Fuchs, J. and Schubert, I. (1996) How do Alliaceae stabilize their chromosome ends in the absence of TTTAGGG sequences? Chromosome Res, 4, 207-213.
Riha, K., Fajkus, J., Siroky, J. and Vyskot, B. (1998) Developmental control of telomere lengths and telomerase activity in plants. Plant Cell, 10, 1691-1698.
Sykorova, E., Lim, K.Y., Kunicka, Z., Chase, M.W., Bennett, M.D., Fajkus, J. and Leitch, A.R. (2003) Telomere variability in the monocotyledonous plant order Asparagales. P Roy Soc B-Biol Sci, 270, 1893-1904.
S2-214:20
メンデルの実像を求めて
長田敏行
(公財)日本メンデル協会
遺伝学の祖メンデル(Gregor Johann Mendel)が生誕して、今年は200年にあたるので様々な催しがある。ところが、彼の実像の生物学に関する情報が乏しいことは、メンデルに久しく付き合ってきた演者の実感である。伝記類はいくつかが知られているので、概要はそれらに譲り、ここでは比較的最近に明らかになったことに焦点を当てて話題を紹介したい。1．メンデルは修道院長であった メンデルは修道院長であったので、1884年1月6日に亡くなった時、修道院長として悼まれ、二番目にはウィーン気象学会への重要な貢献者として悼まれたのであるが、決して生物学者、あるいは遺伝学者としては悼まれていない。 しかも、彼の竜巻の物理学的解析は、1917年のウェゲナーの説明に先行している。このことを話題にすることは遺伝学会の場にはふさわしくないと思われるかもしれないが、決してそうではない。というのは、遺伝学の論文は2編のみであるが、気象学の論文は、9編あり、その中の先行するものは、1866年の遺伝学論文に先行しており、数理学的解析を行い、傾向を引き出すことに、彼の特性を良くあらわしていると言える。従って、両者は密接に関係するとみるべきであろう。2．物理学者メンデル メンデルがその専門分野を尋ねられて、実験物理学者と答えたということは、よく知られているが、この点も遺伝学者メンデルを考えるとき、大いに再考を要する点である。この点に関して、誤解を与えているか、あるいはメンデルの価値を貶めると思われるような、教科書での扱いは、大いに気になるところである。発生の章において、まず、性細胞、受精の様式、減数分裂、染色体が扱われた後に、メンデルの法則が説かれているのである。ところが、メンデルは生殖細胞のことも、減数分裂も、染色体も知らずに法則を引き出している。もっぱら、エンドウの特徴的形質7種に焦点をあわせ、交配し、その子孫の形質の分離から、遺伝的法則を導き出しているのである。その透徹した数理的解析から、遺伝形質の粒子性の遺伝を示したのであり、ある見方によれば、受精、染色体の存在を予見したともいえるであろう。この点にこそ、メンデルの偉大さがあると演者は思うのである。そのような考えに立つと、メンデルの論文発表後、34-35年後に法則が再発見されたことは、時代がやっと追い付いてきたと見ることができよう。3．メンデルのロンドン万博見学1862年にはロンドン万博に参加しているが、最近その詳細が明らかになったことから、一緒に同行したナーヴェが、フシナシミドロの受精を明らかにしており、それがメンデルの思考に大きな影響を与えたと考えられる。ところが、このナーヴェは早くに病没したので、その痕跡が見られなくなっている。この点に関しては、紙幅のこともあるので、演者は会場で述べたい。いずれにせよ、メンデルの研究の背景には大いなる未知の点があることを指摘したい。これらの話題をもとに、メンデルの像を構築してみたい。
Towards the understanding of MendelJapan Mendel Society Toshiyuki NagataAs the father of genetics, there have been published not a few numbers of literature onGregor Johann Mendel (1822-1884); however, understanding of his real shape andrecognition is still far from satisfaction. This is based on my personal reflection from mystudies on Mendel. On this occasion, I present a couple of examples to find certain cluesto understand him.1. Shape of Mendel’s rule in textbooksAlthough most of people learn Mendel’s rule in the school, way of handling of the ruleseems to be misleading. In the chapter of development, first sexual cells appear, thenfertilization follows. After reduction division is handled, Mendel’s rule appears. Sometimechromosome is described before Mendel. This may be a kind of educational concerns.However, Mendel presented his rule without knowing such developmental processes. Hededuced his discovery only from mathematical analyses of offsprings of meticulouscrossings of pea. By the time of rediscovery of Mendel’s rule in 1900, such developmentalprocesses have been gradually characterized. Really Mendel went ahead the time. In thiscontext, Mendel introduced himself as an experimental physicist, whose significance shouldbe more carefully considered.2. Change of environmental conditions of MendelIt is not so easy to understand change of political situation surrounding Mendel. He wasborn in Austrian Empire and passed away in Austrian-Hungarian Double Empire. Now hiscountry is Czech Republic, while in-between there was Czechoslovakia. Such change maybe difficult in particular for Japanese people to understand. I try to explain summary ofthese changes.3. Genome features of MendelNow I add completely new information on Mendel. I attended ‘Mendel GeneticsConference’, in which bicentenary from Mendel’s birth was celebrated. On this occasion,groups of Masaryk University demonstrated genome features of Mendel. In fact, his bodywas identified in the Central Cemetery in Brno according to archeological manner.Subsequently, the body was analyzed according to modern molecular biological way,whose results indicates some features of his illness. Summary of such results should beinterested to Japanese people.Other general features on Mendel and recent progresses in genetics have been compiledas Bicentenary Issue in ‘Iden’ (Genetics or Heredity) by my editing. Readers who haveinterests in much wider aspects can refer this special issue.
S2-315:00
ロマンチックな分子遺伝学の時代からゲノム革命へ
小林武彦
東京大学定量生命科学研究所 ゲノム再生研究分野
分子遺伝学は大腸菌、プラスミド、ファージの研究から始まり、21世紀にはゲノムプロジェクト、そしてゲノム編集技術へと革命的な進歩を遂げた。その間「遺伝子」に関する考え方も変化し、タンパク質をコードするいわゆる遺伝子から非コードの機能領域へと新しい概念が次々に登場してきた。この激動の時代について、自身の研究を絡めて概説する。
The molecular genetics began with DNA sequence analysis mainly in bacteria, bacterial plasmid, and phage. In the 21st century, it accomplished revolutionary progress, that is, genome projects and genome editing technology. Meanwhile, a new concept of gene has also been changing. Gene was simply protein coding sequences. Now a day, it means many functional non-coding DNA elements. I will introduce these dramatical changes as “genome evolution” through my research carrier.
keywords: DNA複製;ゲノムプロジェクト;ゲノム編集
S2-415:15
メンデルの法則の正しい理解に向けた遺伝学用語翻訳の改訂
桝屋啓志
理研バイオリソース研究センター・統合情報開発室
日本の学問の特徴の一つは、学術を母国語で理解しようとする点にある。日本に遺伝学が紹介されたのはメンデルの法則の再発見直後の1900年代であり、それ以来多くの遺伝学用語が日本語に翻訳され、研究と教育に用いられて、日本での遺伝学の発展に寄与してきた。メンデルの生誕から200年が経ち、日本の遺伝学教育も節目を迎えようとしている。ひとつは分子生物学隆盛の時代における、中等、高等教育でのメンデルの法則の重要性の再確認、もう一つはしばしば遺伝学教育の妨げになった遺伝学用語の和訳の改訂である。本発表ではこの２点に関連する日本遺伝学会の活動、国内の動向等について解説する。
One of the characteristics of Japanese academia is its attempt to understand it in the native language. Genetics was introduced to Japan in the 1900s, shortly after the rediscovery of Mendel's laws. Since then, many genetic terms have been translated into Japanese and used in research and education, contributing to the development of genetics in Japan. Two hundred years have passed since Mendel's birth, and genetics education in Japan seems to be reaching a milestone. One is to reaffirm the importance of Mendel's laws in junior- and senior-high school education in the era in which molecular biology is prominent, and the other is to revise the Japanese translations of genetic terms, which have often hindered genetics education. In this presentation, I will explain the activities of the Genetics Society of Japan and domestic trends related to these two points.
S2-515:30
メンデルの法則を源流とするゲノム科学の奔流
五條堀孝
アブドラ国王科学技術大学(KAUST), MaOI機構研究所
1865年、当時のオーストリア帝国(現在はチェコ共和国)のブルーノの修道院でゴレゴール・メンデルは「遺伝の法則」を発見した。現在、その修道院にはメンデル遺伝学博物館があり、過去に何度か呼ばれて講演を行ったことがある。博物館の近くには彼がエンドウ豆を用いて実験を行った畑が今も庭園の一部として残っており、その畑の狭さにひどく驚いたことを今も鮮明に覚えている。再発見によって世に認められるまで約35年を要したものの、このメンデルの法則を源流として以後約160年に亘って生命科学の中心的な流れを構築し、集団遺伝学や分子遺伝学の発展を通じて、現代のゲノム科学の怒涛のような奔流を作り出すとは、メンデルは夢にも思っていなかったに違いない。
メンデルの生誕200年を迎える今年、メンデルの法則を源流とする遺伝学の歴史的な発展を俯瞰して、これからのゲノム科学のさらなる発展はどういう方向を目指していくのかを考えるいい機会となっている。それは取りも直さず今後の遺伝学の発展を予見することにもなる。
2050年を目標とした二酸化炭素の削減やそれを可能とするグリーン・イノベーションやブルーカーボンと言われる「環境革命」が次々と実行に移されようとしている現在、ヘルスケアの対象としてのヒトとは別に、微生物や藻類がもう一つの主役として踊り出てこようとしている。それは、新たなバイオエネルギーの可能性という側面だけでなく、二酸化炭素の固定能力の絶大さや環境浄化の効率の良さなどが次々と明らかになってきている背景が存在するからである。そこで多用されるゲノムテクノロジーは、メタゲノムであり環境DNAであり、メタトランスクリプトームといった最先端の研究開発が進行中のものである。そして、さまざまな環境パラメータのモニタリングとともに、多層的で多様に輻輳した生命現象のビッグデータの蓄積がなされている。これらのデータは、AI(人工知能)などを中心としたデータサイエンスによって、生物の環境適応のあり方やその遺伝的機構の解明という遺伝学にとって極めて重要な課題に深く切り込んで行くに違いない。
In 1865, in what was then Brno, Austria (now the Czech Republic), Gregor Mendel discovered the "laws of heredity". It took about 35 years for the rediscovery to be recognized by the world, and over the next 120 years or more, we built the core flow of life science, and through the development of population genetics and molecular genetics, the tremendous developments of modern genomes have been achieved. Mendel must have never dreamed that he was feeling the torrent of genome science.
This year, which marks the 200th anniversary of Mendel's birth, was a good opportunity to take a bird's-eye view of the historical development of genetics, which originated from Mendel's laws, and to think about what direction the development of genome science should take in the future. It can also foresee the future development of genetics.
With the goal of reducing carbon dioxide emissions by 2050 and the "environmental revolution" called green innovation and blue carbon that will make it possible, is being implemented one after another. Therefore, the frequently used genome technologies are metagenome, environmental DNA, and meta-transcriptome.
The step-by-step and diverse interference of big data of life phenomena with changes in various environmental parameters is important for elucidating the genetic mechanism of environmental adaptation of organisms through data science such as AI (artificial intelligence). We will have to dig deep into the issue.
S3-09:00
遺伝学で明らかにする日本列島における人と動植物の共生の歴史
世話人: 長田直樹[1], 鈴木仁[2]
[1]北大・院情報, [2]北大院環境科学
日本列島に最初の人類がやってきたのはおよそ4万年前，その後，家畜や栽培植物など多くの生物がヒトおよびその文化の移動に付随してやってきました．それらの生物と人類は，広い意味での「共生」関係を保ちながら歴史を経てきました．本シンポジウムでは，さまざまな動植物がどこで生まれ，どのように日本列島に渡来し，その後広がってきたのかなどの疑問について，ゲノム解析を用いて明らかにしようとする最新の研究成果を紹介し，理解を深めていきます．
S3-1
ヤポネシア人の起源をもとめて
斎藤成也[1]
[1]遺伝研・斎藤成也研究室
ヤポネシアは島尾敏雄の造語で、日本列島をラテン語で表現したものです。私が領域代表をつとめる新学術領域研究「ヤポネシアゲノム」は、2018年度に５年計画ではじまり、今年度が最終年度です。計画研究には現代人、古代人、動植物のゲノムを多数決定して解析する３個のゲノム班のほかに、考古学、言語学、大規模ゲノム解析の３班があり、公募研究も多数参加しています。ゲノムデータを中心にして、ヤポネシア人がどのように起源し、どう発展していったのかを調べています。縄文人と弥生人を対比させた1980年代に提案された二重構造モデルがヤポネシア人の成立に関する現在の定説ですが、2015年になって私は「うちなる二重構造」モデルを提案しました。このモデルの妥当性を中心にお話しします。
keywords: ヤポネシア人；うちなる二重構造
S3-29:15
ゲノムから探る人類と野生ハツカネズミの歴史
長田直樹
北大・院情報
ハツカネズミ（Mus musculus）は人類が作り出した環境下に生息するコメンサル（片利共生的）アニマルであり，人類の活動に伴って世界中に広まってきた．われわれの研究グループはこれまでに，ユーラシア大陸の幅広い地域から集められた，100個体を超える野生ハツカネズミサンプルの全ゲノム解析を行ってきた．本講演では，これらのサンプルの遺伝的特徴のデータから，特に日本列島を含む東アジアにおける野生ハツカネズミの移動の歴史を，人類史と絡めながら概観していきたい．
S3-39:45
ゲノム解析から明らかになったヤポネシアでのイヌの変遷とニホンオオカミとの関わり
寺井洋平[1]
総研大 統合進化科学研究センター
ヤポネシアには１万年程度前の縄文時代にイヌがヒトと共に渡来したと考えられている。その後、弥生時代以降にユーラシア大陸の東側から幾度となくイヌが渡来し、ヤポネシアで交雑をしてきたと考えられている。昭和の初期には純粋な日本の在来犬は激減し、そのため在来犬を「日本犬」として保護する活動が進められてきた。本発表では、このようなヤポネシアでのイヌの変遷をゲノムの変遷から明らかにした成果を報告する。また、東ユーラシアや日本犬のゲノムへのニホンオオカミゲノムの関与について紹介し、イヌの家畜化への関わりを考察する。
keywords: 日本犬；ニホンオオカミ；ゲノム
S3-410:25
ヤポネシアにおけるイネ受容の歴史をゲノム情報から探る
熊谷真彦[1]、坂井寛章[1]
[1]農研機構・分析研
ヤポネシア（日本列島）において栽培イネは、いつ、どこから、どのような系統がもたらされ、どのように利用されてきたのだろうか？これらの問いを明らかにするためにゲノム情報解析を進めている。農研機構の”日本在来イネ”コレクションは、古来より各地で栽培されてきたと考えられている在来品種を中心として構成され、日本のイネのゲノム多様性を広くカバーしている。他のアジア地域の栽培イネのゲノムデータと合わせた系統解析や集団遺伝学的解析により得られた、日本の栽培イネの集団構造や動態、古代品種と言われる赤米の特徴的なゲノム特性などの知見を元にイネ受容の歴史を議論したい。
keywords: 栽培イネ、ゲノム情報、系統解析
S3-510:55
全ゲノムSNP解析による栽培ソバの起原の解明
Jeffrey Fawcett
RIKEN iTHEMS
現在我々が食べているソバ(フツウソバ：Fagopyrum esculentum)は、現在中国南西部に自生する野生種が栽培化されたものであり、日本では平安時代には既に栽培されていたことがわ かっている。近年我々は、栽培ソバのリファレンスゲノムを構築し、さらに中国南西部および周辺地域の野生種、栽培種約100系統のシーケンシングを行い、多数のSNPを同定した。本講 演では、これらのデータを用いた集団遺伝学的解析の結果を紹介し、フツウソバの栽培起原の過程について議論する。
keywords: ソバ；栽培化
WS1-0
はじめに [遺伝・発達・進化・考古学から解き明かす動物家畜化]
*小出剛
遺伝研・マウス開発
WS1-1
野生マウスを用いた家畜化に関わる要因の解析
*小出剛
遺伝研・マウス開発
動物家畜化に関わる行動特性である従順性は、自ら人に近づく性質（能動的従順性）と人を避けなくなる性質（受動的従順性）に分けられる。わたしたちは、8つの野生系統から遺伝的に多様な野生由来ヘテロジニアスストック（WHS）を作出し、それらを用いて能動的従順性について選択交配を行った。その結果、選択された群は対照群よりも有意に高い能動的従順性を示した。それら選択群及び非選択群を用いて行動学的解析、従順性に関わる神経回路の解析、分子遺伝学的基盤の解析を進めている。本ワークショップではこれらの研究で得られた成果を報告する。
keywords: マウス；家畜化；従順性
WS1-2†
イヌの家畜化にみる行動と遺伝子の変化
*菊水健史[1][2]・永澤美保[1][2]
[1]麻布大獣医学部, [2]麻布大ヒトと動物の共生科学センター
イヌ（Canis familiaris）は最初に家畜化された動物であり、今日では何百種類もの犬種が認められる。家畜化の過程で、イヌはその気質、行動、認知能力に応じて強力な選択プロセスを受けた。イヌは、オオカミやチンパンジーに比べて、ヒトとのコミュニケーションにおいて、ヒトに類似したジェスチャーを利用することに長けており、またイヌは解決できない課題に直面したときに、ヒトを振り返り、視線を用いてヒトを操作することさえある。これらの結果から、イヌは家畜化の過程で、独自の認知能力を獲得したと考えられる。興味深いことに、日本の柴犬や秋田犬などのアジア原産の犬種は、遺伝的にヨーロッパ原産のイヌとは異なること、また行動や気質も異なることが知られており、イヌの家畜化の過程を理解する上で特徴的である。イヌの家畜化は、イヌに対するヒトの選択交配だけではない。イヌ自身が、ヒトの文化的側面を許容して、適合してきた可能性も大きい。つまり、イヌの家畜化、特に地域ごとの犬種の違いを理解することは、それぞれの地域文化を理解することにもつながる。本講では、イヌの家畜化と、その家畜化の中での日本犬の特徴を紹介し、その遺伝―文化の相互作用を考察する。
keywords: イヌ、遺伝子、行動、共進化
WS1-3†
遺跡出土動物骨から家畜化過程を探る
*本郷一美
総研大・先導科学
家畜偶蹄類の起源は西アジアの「肥沃な三日月弧」北〜東部地域にある。先土器新石器時代B期（PPNB)前期（紀元前8500年頃）に、家畜化の過程が進んだとみられる。1970年代から西アジアの遺跡調査で出土動物骨の研究が盛んになり、これまでに西アジアの新石器時代の人類が利用した動物の種、サイズ、死亡年齢、骨の廃棄パターンなどの膨大なデータが蓄積された。これにより家畜偶蹄類の野生祖先種の分布、家畜化の時期と起源地が解明された。近年の古DNA分析の進展は、起源地から周辺への家畜の導入、毛やミルクの利用を目的とした品種改良、野生祖先種と家畜の交雑、など、牧畜の発達に伴う複雑な過程を明らかにするために貢献している。
keywords: 新石器時代；家畜化；遺跡出土骨
WS1-4†
ニホンオオカミゲノムから見えてきたイヌの初期の進化
*寺井洋平
総研大・統合進化科学研究センター
イヌはユーラシア大陸のハイイロオオカミから分岐し家畜化されたと考えられている。しかし、このイヌの系統と近縁なハイイロオオカミ集団がいないためイヌは絶滅したハイイロオオカミ集団から分岐したと推定されていた。本発表ではニホンオオカミゲノムを、イヌ、ユーラシア大陸のハイイロオオカミ、更新世のオオカミ古代ゲノムとともに解析することにより、イヌの系統がいつ、どこで、どのハイイロオオカミ集団から分岐し、イヌの系統の初期にニホンオオカミの祖先からゲノムが浸透していたことについて報告する。また、その結果から見えてきたイヌの初期の進化と家畜化の起源について考察をする。
keywords: ニホンオオカミ；イヌ；ゲノム
WS2-0
はじめに [原核生物の細胞増殖研究から見えてくる遺伝学の新たな課題]
WS2-1†
アーキアにおける染色体高次構造の制御とその意義
仮屋将史[1], 梶川涼夏[2], 山浦昴大[1], 廣井達己[1], 石野園子[2], 石野良純[2], 跡見晴幸[1], *竹俣直道[1]
[1]京都大・工・合成生物, [2]九州大・農・生命機能
コンデンシンは染色体の凝縮と分配に重要なタンパク質複合体であり、一般にバクテリアではSmc・ScpA・ScpBの3種のサブユニットから構成されている。真核生物の起源となった原核生物ドメイン「アーキア」でも多くの種がSmc・ScpA・ScpBのホモログを有しているが、その機能については不明な点が多い。我々は、これらのタンパク質からなるアーキアコンデンシンが染色体二量体化の解消に関わるXer/difシステムと協働することで、染色体をドメイン構造へと折り畳んでいる可能性を見出した。本発表では、その詳細と細胞増殖における意義をバクテリアにおける知見と比較しながら議論したい。
keywords: アーキア；染色体構造；コンデンシン
WS2-2†
In vitro再構成で明らかになってきた複製・転写・翻訳の協調的進行
*末次正幸
立教大・理・生命理学
細胞増殖の基本は、ゲノムを複製し、複製された情報を転写翻訳することにより自身のコピーを生み出すことにある。大腸菌ゲノムの複製サイクルは26種の精製タンパク質をもちいてin vitro再構成することができている。この系（RCR）では環状DNAの自律的な指数増殖が達成される。我々は、鋳型となるDNAに複製遺伝子群をコードさせ、複製された情報の発現により自身のDNAを複製する、いわゆる自己複製系の再構成を進めている。この再構成の過程で、複製と転写が同じDNA分子上で衝突することの問題が浮かび上がってきた。これを回避する機構を融合し、協調的な自己複製を再構成する試みについて紹介したい
keywords: DNA複製：転写：翻訳
WS2-3†
大腸菌をゲノム配列からまるごとモデリングする
*海津一成[1], Eliott Jacopin[2], 高橋恒一[1]
[1]理研・BDR, [2]阪大・生命機能
大腸菌は最も良く研究されたモデル生物の一つである。しかし、我々はその大腸菌という生命システムをどの程度理解できたと言えるのだろうか？我々は大腸菌を遺伝子発現・代謝・ゲノム複製などの細胞機能から1細胞まるごとモデリングする技術を開発している。さらに本研究では、複数の配列解析技術と各種データベースを活用し、ゲノム配列から直接自動で細胞モデルを構築する。これにより、数理的なモデルの詳細を知らなくても、ゲノム配列を入力するだけで1細胞・全ゲノム規模のオミクスデータなどの表現型を計算機上で評価できる。最後に本発表では、この全細胞モデリング技術を利用した合成ゲノムの「仮想」実験の例も紹介する。
keywords: Bacteria; Systems Biology; Simulation
WS2-4†
大腸菌におけるエネルギーおよび酸化還元レベルと表現型の関係
*前田智也
北大・農
ATPや還元力であるNADHとNADPHは、生体活動に必須であり、その存在量や酸化還元状態は表現型に影響を与えると考えられる。本研究では、これらのパラメータがどの程度細胞内で可変であり、それに伴って増殖や代謝など様々な表現型にどのような影響を与えるか明らかにすることを目的としている。本研究では、大腸菌においてATP合成やNADH、NADPHの酸化還元バランスに影響を与えると考えられる11の遺伝子群を単独および多重で破壊し、合計70株を構築した。現在、得られた変異株の表現型と細胞内エネルギーレベルの定量解析を行っており、細胞増殖とエネルギーレベルおよび酸化還元バランスの関係について議論したい。
keywords: ATP；酸化還元バランス；大腸菌
WS2-5†
エネルギー代謝からのレトログレードセルバイオロジー
*田中寛
東工大・院・化生研
エネルギー生産と物質同化からなる代謝機能は生命活動を根底から支えるプロセスであり、フィードバック制御による恒常性の維持でその作動原理が説明されてきた。しかし、このような定常状態が生体内で実現されているケースは稀であり、実際には外界変動や内的要求による変動が代謝フラックスの常態といえる。レトログレードシグナルとは、ミトコンドリアや葉緑体のような自律性をもつオルガネラから細胞核へのシグナル伝達をいう。本講演では組織化された細胞代謝系について考察し、ゲノムによる支配だけでない双方向的な相互作用による細胞像を議論したい。
keywords: エネルギー代謝；細胞成長：細胞増殖
WS2-6
総合討論
-
WS3-0
はじめに [新規家畜化・栽培化の最前線]
*小倉 淳
長浜バイオ大
WS3-1
野生植物の新規栽培化
*内藤健, 高橋有
農研機構・遺伝資源センター
作物を環境に適応させるより、環境に適応した野生種を作物化する方が容易なのではないか。環境適応の背景には多数の遺伝子が絡む複雑なネットワークがある一方、栽培化の重要形質は単一遺伝子座に支配されるケースが多数を占めるからだ。植物の栽培化においては、種子の休眠性と脱粒性の2つが失われることが最も重要であり、いずれも単一遺伝子の機能欠損で誘導可能である。そこで我々は病気や害虫に強い野生植物 Vigna stipulacea に変異原処理を施し、種子休眠と脱粒性の突然変異体のスクリーニングを実施した。その結果、目的の変異体を得ることができ、種子休眠の変異については原因遺伝子を絞り込むことにも成功した。講演では、研究の内容と野生植物の多様性と可能性について述べる。
keywords: 栽培化、野生植物
WS3-2
育種のためのコオロギ種群の分子系統および遺伝構造解析
*里村和浩[1], 中島祐一[2], 小倉淳[1]
[1]長浜バイオ・バイオサイエンス, [2]国環研・気候変動適応センター・
現在、地球規模の気候変動や人口増加による食糧不足を回避するため、新たな食糧資源の開発が求められている。昆虫は、タンパク質が豊富に含まれ、二酸化炭素排出量が少なく、容易に増殖するため、次世代の重要な食糧資源候補として注目されている。本研究では、食用昆虫としてコオロギに着目し、その育種や家畜化のポテンシャルを分子系統学および集団遺伝学的に検討した。我々は、コオロギが属するキリギリス亜目昆虫を日本全国から約80種、140地点、800系統以上を収集した。その中で、日本産のキリギリス亜目昆虫68種について、共通遺伝子を使用して分子系統樹を推定した。さらにエンマコオロギ72系統を用いて集団構造を調べた試みを報告する。
keywords: コオロギ；遺伝的多様性；分子系統
WS3-3#†
アメリカミズアブを用いた持続可能な廃棄物管理：初期の家畜化と育種戦略の重要性
*霜田政美
東京大・農・農学生命
今日，地球温暖化に伴う海洋資源の枯渇，そして世界的な食糧難が進行する一方で，先進国では食品ロスなど有機廃棄物が増大している。これら食資源循環の問題を改善する方法の一つとして腐食性昆虫アメリカミズアブが注目されている。本種は，新鮮な野菜や果物だけでなく，腐敗した生ゴミや糞尿をも食べて成長し，他の生物にはない類稀な消化吸収力と増殖能力をもつ。成長した幼虫はタンパク質と脂質に富み，養殖魚や家畜の飼料として利用できる“スーパーリサイクル昆虫”である。本発表では，本種の生物学的特徴, 家畜化と育種戦略の重要性，目標達成の困難さについて紹介しつつ，本リサイクル技術が描く食資源循環の未来像を議論したい。
keywords: 食糧難；アメリカミズアブ；廃棄物リサイクル
WS3-4#†
ゲノム編集技術による水産物の品種改良
*梅川忠典
リージョナルフィッシュ株式会社
農産物や畜産物のほとんどが品種改良されたものであると言われているが、水産物に関しては、ほとんどが天然種という状況である。水産物も品種改良が進むと言うメガトレンドあると信じ、ゲノム編集技術を用いて、スピーディに品種改良を進める会社を創った。昨年９月、世界で初めて国の手続を経て上市するゲノム編集動物性食品として可食部増量マダイ（22世紀鯛）、それに引き続き高成長トラフグ（22世紀ふぐ）について国の手続を完了し販売を開始している。さらに、多くの研究機関・企業と連携して、オープンイノベーションの取組を進めている。アカデミアの社会実装の今に言及したい。
keywords: ゲノム編集; 水産物; 社会実装;
WS3-5†
ゲノム編集を活用した食用コオロギの育種研究
*渡邉崇人[1]、井上慎太郎[1]、濱口汰暉[2]、石丸善康[1]、三戸太郎[1]
[1]徳島大・バイオイノベ研・昆虫生産、[2]徳島大・徳大・院創成科学・生物資源
我々は、フタホシコオロギによる持続可能な完全循環型動物性タンパク質生産システムを世界に先駆けて構築することを目的として研究を進めている。飼育システムの開発や食品残渣等による生産技術の開発等、より安価にそして大量に食用コオロギが持続可能な方法で生産できるように研究を進めている。さらなる効率化を図るためには、飼育方法やエサの研究だけでは不十分で、より生産効率の良い「品種」を生み出していくことが求められる。我々のグループでは、発生生物学研究の過程で確立したゲノム編集によるノックアウト系統の作出技術を応用して、有用形質を持つコオロギ品種の樹立を目指しているので、その概要について紹介する。
keywords: 食用コオロギ；ゲノム編集
WS4-
あつまれ，若手研究者の世界～皆でディスカッションだ！
世話人：川瀬雅貴（名古屋大），北尾晃一（京都大学），中川颯也（総研大），西村瑠佳（総研大）
WS4-015:30
概要： 遺伝学とそれに関連した分野で活動する若手研究者を対象に，ワールドポスター形式のグループディスカッションを行う．参加者には簡単に研究内容・計画を書いた資料を作成してもらう．その資料をもとにグループディスカッションを行う．研究を始めたばかりの学部学生なども参加しやすように，持ち寄る資料は研究計画だけであったり，興味を書いたものも歓迎する．このイベントにより若手研究者間のリアルタイムの交流・情報交換そして相互刺激を生み，より質が高く活発な研究活動を促す機会としたい．
WS4-115:30-15:40
開催挨拶および手順説明
WS4-215:40-16:10
グループディスカッション(1ターン目)
WS4-316:10-16:40
グループディスカッション(2ターン目)
WS4-416:40-17:10
グループディスカッション(3ターン目)
WS4-517:10-17:15
閉会挨拶
WS5-0
はじめに [DNAメンテナンスと遺伝性疾患]
*坪内英生[1][2]
[1]東工大・生命理工, [2]東工大・IIR
WS5-1
BRCA2とRad52の機能的相違：ナガニシア酵母をモデルとして
*坪内英生[1][2], Mairedan Palihati[1], 岩崎博史[1][2]
[1]東工大・生命理工, [2]東工大・IIR
BRCA2は遺伝性乳がん卵巣がん症候群の原因遺伝子であり、ヒト相同組換えに中心的役割を果たす。一方、モデル酵母S. cerevisiae などはBRCA2ホモログを持たないためBRCA2の機能的理解は限定的であった。我々は担子菌酵母ナガニシア（以下ナガニシア酵母）がBRCA2ホモログを持つことを見出し、モデル酵母の分子遺伝学的手法をナガニシア酵母に適用することでBRCA2の機能解析を行っている。 相同組換えの中核を担うのはRecAホモログのRad51である。BRCA2はRad51をDNA傷害部位に呼び込むとされるが、S. cerevisiaeでは別の因子（Rad52）がその機能を担う。ナガニシア酵母がヒト同様にBRCA2とRad52の両方を持つことに着目し、これら2つの因子の機能的相違を探索しており、最新の解析結果を報告する。
keywords: 相同組換え；BRCA2；Rad52
WS5-2#
DDIAS promotes homologous recombination via control of Rad51 recombinase
*笹沼博之[1], 山田航世[2], 細野真由[1][3], 正井久雄[1], 遊佐宏介[2]
[1]東京都医学研ゲノム動態・[2]京大医生物学研究所幹細胞遺伝学・[3]東京都立大学理学部科学科
BRCA2変異は、家族性乳がん卵巣がん、前立腺がんを高頻度で発症する。BRCA2の機能を解析する、またがん治療に向けた合成致死性を示す遺伝子変異の探索を行うことを目的として、CRISPR/Cas9を用いた順遺伝学的スクリーニングを行った。その結果、得られたDDIAS遺伝子は、DNA二重鎖切断修復、中でも相同組換えに重要な機能を持つことがわかった。本ワークショップでは、遺伝学的解析に加え生化学的解析の結果も報告する。
keywords: BRCA2, homologous recombination, breast cancer
WS5-3
セントロメア領域での転写再開はR-loopを介して染色体異常を誘発する
Xu Ran[1][2], Tan Crystal[1], *中川拓郎[1][2]
[1]阪大・院理・生物科学, [2]阪大・院理・フォアフロント
セントロメア領域のDNA反復配列はヘテロクロマチン構造を形成するため転写が阻害されている。ヘテロクロマチンによる転写阻害にはセントロメアでの染色体異常を抑制する重要な役割がある。しかし、転写がどのようにして染色体異常を誘発するのかは不明である。我々は分裂酵母を用いて、RNAポリメラーゼIIの進行再開を促進する転写因子Tfs1/TFIISが、セントロメアでのDNA-RNAハイブリッドあるいはR-loop形成を促進すること、また、RNaseH1の過剰発現により染色体異常が減少することを明らかにした。これらの結果から、転写の進行再開はR-loop形成を介して染色体異常を誘発すると考えられる。
keywords: 染色体異常；セントロメア；転写
WS5-4†
転写共役修復とヒトの疾患
*荻朋男
名古屋大・環医研
転写共役修復 (transcription coupled repair: TCR)は、アクティブな遺伝子転写領域に生じたDNA損傷を優先して修復することで、細胞機能に必要な遺伝子の発現を正常に保つ働きがある。TCRはヒトを含む多くの生物で保存されており、ヒトではTCRの先天的な欠損により、コケイン症など早老症の原因となる。本発表では、(1) TCR反応のユビキチン化による制御機構、(2) TCRのターゲットとなる内在性DNA損傷の種類と除去のメカニズム、(3) TCRの破綻により発症する疾患の分子病態について、分子細胞生物学・病態モデルマウスの解析などを中心に報告する。
keywords: 転写共役修復；DNA修復；遺伝性疾患
WS5-5
複製ポリメラーゼεの校正活性は断裂した鋳型における安全なフォーク停止に寄与する
谷口友哉[1], 阿部拓也[1], 津田雅貴[2], 釣本俊樹[3], 柴田武彦[1], 武田俊一[4], *廣田耕志[1]
[1]都立大・院・化, [2]広大・院・理, [3]九大・院・理, [4]深圳大・院・医
DNAの単鎖切断は特に頻繁に発生するDNA損傷である。複製が鋳型上の切断部位に差し掛かるとDNA二重鎖切断というより重篤な損傷が発生する。PARP1が複製を停止させることでこの二重鎖切断の発生を防止することが知られているが、その分子機構は不明のままであった。本研究では、複製ポリメラーゼεの校正エキソヌクレアーゼ活性が、この複製停止においてPARP1と共同して寄与することを示しました。本ワークショップでは、ポリメラーゼεの校正エキソヌクレアーゼ活性による複製フォークプロテクションのメカニズムや制御機構、他の二重鎖切断因子とのシナジー効果について報告する。
keywords: 複製フォークプロテクション；ポリメラーゼε；カンプトテシン
WS6-0
はじめに [WetからDryへの挑戦]
*沖 昌也[1], 加藤 太陽[2]
[1]福井大学, [2]島根大
WS6-1
自分でデータを解析したい
*加藤太陽
島根大・医
NGSによるゲノムワイドな解析は、既知の分子生物学的概念や従来技術の原理に基づくためイメージをつかみ易い。しかし、解析対象が膨大なために計算の自動化を必要とするので、そうした処理に馴染みのない研究者が全体像を把握するのは難しい。計算の自動化は、既成ソフトウェアを利用するものと、独自の視点からプログラムを組んで行うものに分けることができる。どちらも、ゲノム座標上の特定範囲に帰属されるリードの集計作業が鍵となるので、集計範囲をどう設定するかが問われることになる。本発表では、演者がどのような動機でデータ解析を始め、どんなハードルに遭遇し、どのようにスキルアップを図ってきたかを紹介したい。
keywords: データ解析
WS6-2#†
生命医科学分野における数理・データサイエンス研究の始め方
*梶田真司
福井大・工・生物応用化学
生命医科学分野では、（１）大規模データの取得が可能な計測技術、（２）機械学習や統計学などを用いた生命医科学系データのデータ解析技術、（３）生命現象をシミュレートするための数理モデリング技術、が発展したことで、それらを活用した数理・データサイエンス研究が盛んになっている。本発表では実験系から理論系に転向した発表者の経験に基づき、生命医科学分野において数理・データサイエンス研究を始めようと思っている、または始めて間もない実験系研究者に向けて、そのような研究を始める上で役立つと思われる知識を紹介する。
keywords: 数理モデリング；データ解析；異分野融合
WS6-3†
WetとDryを組み合わせた学生の研究例の紹介
*木村暁[1][2]
[1]遺伝研・細胞建築, [2]総研大・遺伝学
発表者は実験生物学者として教育を受けて学位を取得した。その後、力学シミュレーションや理論解析、画像解析など、いわゆるDryと分類される解析を、生物実験(Wet解析)と組み合わせて用いる研究を進めてきた。発表者が主宰する研究室には、主に実験生物学のバックグラウンドを持つ学生や若手研究者が「Dry解析を取り入れた研究を進めたい」と参加してくれることも多い。本発表では、ワークショップの趣旨に沿って、研究室の学生達が、どのようにDry解析を取り入れた研究をするに至ったかについて、いくつかの例を紹介する。それにより、みなさまご自身や指導する学生・後輩が新たにWet解析に取り組むハードルを下げることができればと考えている。
keywords: 力学シミュレーション；画像解析；線虫
WS6-4
討論
-
-
WS6-5
まとめ
加藤太陽
島根大・医
WS7-0
はじめに [核内高次構造の構築原理と機能]
太田信哉
北大・遺制研
WS7-1†
PML body による遺伝子転写制御メカニズムの研究
*栗原美寿々
北大・薬学研究院
PML bodyは核内に局在する球状の構造体で、遺伝子転写制御の場として働くことが示唆されている。しかし、解析技術が限られるため、その詳細はほとんど明らかにされていない。そこで私は、PML bodyと相互作用するゲノム領域を網羅的に同定出来る新規技術「ALaP(APEX mediated Chromatin Labeling and Purification)法」を開発した。その結果、PML bodyはY染色体のタンデムクラスタ配列であるYS300 と相互作用し、DNAメチル化酵素DNMT3Aを近傍空間から排除することで、隣接する遺伝子群の転写を活性化することを明らかにした。"
keywords: 核内構造体；遺伝子発現；マウス"
WS7-2
細胞老化特異的なノンコーディングRNAによる発がん機構の解析
*宮田憲一[1][2], 高橋暁子[2][3], 丸山玲緒[1][4]
[1]がん研・がん研究所・エピゲノム, [2]がん研・NEXT・細胞社会, [3]がん研・がん研究所・細胞老化, [4]がん研・NEXT・細胞多様性
加齢に伴い体内に蓄積する老化細胞は、様々な炎症性蛋白質を分泌するSASP（Senescence-Associated Secretory Phenotype）を引き起こし、がんを含む加齢性疾患の発症に寄与していることが知られている。そのため、SASP誘導機構を明らかにし、その制御法の方策を得ることは重要である。我々は老化細胞で特異的に発現亢進しているノンコーディングRNAに着目し、機能解析を行った結果、ノンコーディングRNAによる新しいエピジェネティックなSASP誘導機構を見出した。本研究成果は加齢に伴い発症するがんの新規予防・治療法の開発に繋がる可能性が期待される。
keywords: 細胞老化；SASP；ノンコーディングRNA
WS7-3†
哺乳類でのヘテロクロマチンのエピジェネティック可塑性
*眞貝洋一
理化学研究所・開拓研究本部・眞貝細胞記憶研究室
多細胞真核生物において、ヘテロクロマチンは染色体の機能維持・制御において、細胞種特異的な遺伝子発現とゲノムの安定性に重要な役割を果たしている。哺乳類の核内では、ヘテロクロマチンは転写活性の高いゲノム領域から隔離されており、大きな凝縮した不活性ドメインとして存在する。しかし、ヘテロクロマチンの空間的な構成に関する基本的なメカニズムは、まだ十分に理解されていない。H3K9とH3K27のトリメチル化は、構成的ヘテロクロマチンおよび条件的ヘテロクロマチンを定義する2つの主要なエピゲノムである。哺乳類では、少なくとも5種類のH3K9メチル化酵素と2種類のH3K27メチル化酵素が存在している。本講演では、この5つのH3K9メチル化酵素の変異細胞とH3K27メチル化酵素阻害剤DS3201を組み合わせて、ヘテロクロマチン形成・維持におけるH3K9およびH3K27メチル化の役割に関して検討した結果を紹介したい。解析の結果、H3K9メチル化が消失すると通常H3K9me3とは分離して存在しているH3K27me3が本来H3K9me3がマークしていた領域に再分配されること、H3K9とH3K27の両方のメチル化が失われるとヘテロクロマチンの凝縮と空間構成が損なわれることが示された。この結果は、哺乳類ヘテロクロマチンは可塑的であり、H3K9me3/2によりマークされているヘテロクロマチン構造は、2つの主要な抑制的エピゲノム経路により排他的にしかし冗長的に維持されている、ことを示すものであった。
keywords: ヘテロクロマチン、H3K9メチル化、H3K27メチル化
WS7-4
ヒト染色体凝縮過程の単一ヌクレオソームイメージング
*日比野佳代[1][2][3], 境祐二[4], 鐘巻将人[1][2], 前島一博[1][2]
[1]遺伝研, [2]総研大, [3]JST・さきがけ, [4]京大・医生研
染色体凝縮は長大なヒトゲノムDNAを染色体関連タンパク質とともに、1万分の１の長さの棒状構造に変換する驚異的な自己組織化過程である。染色体の凝縮にはコンデンシンと呼ばれるATP駆動型DNAモーターやDNAの絡まりを解消するトポイソメラーゼIIα (TopoIIα)が必須であるが、凝縮の基本原理はわかっていない。本発表では、凝縮中の染色体におけるヌクレオソームの動態を細胞内1分子イメージング法により詳細に解析する。さらに、コンピュータシミュレーションと組み合わせ、コンデンシンやヒストン修飾が染色体の凝縮過程にどのように寄与しているか、特に物理的側面に注目して議論する。
keywords: 染色体凝縮；コンデンシン；1分子イメージング
WS7-5
骨格筋分化のクロマチンダイナミクス
*大川恭行
九大・生医研・トランスクリプトミクス
単一細胞解析によるトランスクリプトーム解析は細胞分化の系譜を擬似的に可視化することを可能にした。一方で、細胞分化の運命決定機序の解明にはさらに、分化系譜上で行われるゲノムワイドな遺伝子発現制御の解析が不可欠である。そこで我々は単一細胞マルチオミクス技術scmtChILseqを開発し、トランスクリプトームによる分化系譜の追跡に加えて転写因子の結合ややヒストン修飾などのクロマチン構造制御を高深度で解析することに成功した。本発表では骨格筋分化の系譜における詳細なクロマチンダイナミクスを報告する。
keywords: クロマチン;ゲノム;遺伝子発現制御
WS8-0
シングルセル解析による生命動態システム研究の新展開
郷 康広, 和多 和宏
-
WS8-1
自閉症様マーモセット脳における1細胞遺伝子発現解析
*郷康広[1][2][3]
[1]自然科学研究機構・生命創成探究センター, [2]自然科学研究機構・生理学研究所, [3]総合研究大学院大学・生命科学研究科
自閉症様行動を示す胎生期バルプロ酸曝露マーモセットの脳を用いた遺伝子発現解析により，ヒト自閉症スペクトラムを含む発達障害の治療法の基盤となるトランスレータブル分子マーカーの開発を行うことを目的とし研究を行った．胎生期バルプロ酸曝露マーモセットと定型発達マーモセットを比較し，シナプス形成が最も盛んな3ヶ月齢の2脳領域（内側前頭前野，前帯状皮質）を用いた1細胞核遺伝子発現解析を行った．また，ヒト自閉スペクトラム症患者の死後脳から得られた1細胞発現データとの比較解析を行うことにより，ヒト自閉症患者脳とバルプロ酸暴露マーモセット脳で細胞タイプごとに共通して認められる発現変動遺伝子を多数同定した．
keywords: シングルセル解析、疾患霊長類モデル、脳
WS8-2†
鳴禽類の歌学習において学習可能性を象徴する細胞タイプ特異的トランスクリプトームシグネチャー
*田路矩之[1], 柴田ゆき野[2], 辰本荘司[3], 石川裕恵[3], 郷康広[3, 4, 5], 和多和宏[1]
[1]北大・院理, [2]北大・生命科学, [3]自然科学研究機構・生命創成探究センター, [4]自然科学研究機構・生理学研究所, [5]総研大・生命科学
鳴禽類は音声発声(歌)学習・生成のために種間で共通する歌神経回路をもつが、種特異的な歌パターンを生成する。種間で多様な歌を生成する神経分子的要因の解明を目的として、鳴禽類3種の歌神経回路についてsingle cell RNA-seqを行った。遺伝子発現の種差を細胞レベルで検証したところ、歌神経回路の興奮性投射ニューロンが他の細胞タイプと比較して顕著な種差を有していた。遺伝子機能解析の結果、興奮性投射ニューロンの種差発現遺伝子は、イオンチャネル、受容体に有意に集積していた。これらから興奮性投射ニューロンの神経機能の差異が種分化に伴って拡大し、学習可能な歌パターンが分離することで、歌の多様性が生じたことが示唆された。
keywords: シングルセル解析; 鳴禽類ソングバード; 細胞の種分化
WS8-3#†
単一細胞からゲノムやRNAの配列変異を捉える
*二階堂 愛[1][2]
[1]東京医科歯科大・難研, [2]理研BDR
1細胞トランスクリプトーム解析は臓器や組織内の細胞の種類や状態を同定できる。しかし、既存の手法は、RNAの一部の配列しか決定しないため、細胞型ごとのRNA構造の変化を捉えられない。そのため、がんなどRNA構造の変化を伴う疾患の理解には、RNA全長からリードを得る1細胞RNA-seq法とそのデータ解析法が必要となる。我々は世界初の1細胞完全長Total RNA-seq法RamDA-seq (Hayashi T. et. al. Nature Comm. 2018; Nature Digest 2018)を開発した。この手法で得られたデータから細胞特異的に発現するゲノム領域と特定する手法 (Matsumoto H. NARGAB 2020, Ozaki H. BMC Genomics, 2020)も開発した。本講演ではこれらの技術について紹介する。
keywords: 単一細胞; RNA; ゲノム不安定性;
WS8-4†
１細胞解析から解明: 毛包発生と幹細胞誘導を支える「テレスコープモデル」
*森田梨津子
理研BDR・細胞外環境研究チーム
毛包幹細胞は成体毛包の恒常性維持と再生を担う中心的存在である。毛包は一生涯再生を繰り返すという特徴から早期に幹細胞の存在が特定され、幹細胞生物学の発展を牽引してきた先駆的なモデル器官であるが、これまで毛包幹細胞の発生起源や誘導過程については十分に解析されていなかった。私達は、1細胞解像度の長期3Dライブイメージングと単一細胞トランスクリプトミクスを組み合わせた、独自のデータ駆動型の解析手法を用いて、マウス毛包上皮組織全体の発生過程における細胞系譜と遺伝子発現の変化を網羅的に捉えた。その結果、定説とは異なる毛包幹細胞の発生起源を同定するとともに、毛包プラコード上に配置した異なる遺伝子発現パターンと細胞運命をもつ同心円細胞プレパターンが陥入・伸長することで、三次元的な筒状の毛包構造が作られる毛包の新しい発生様式「テレスコープモデル」を見出した。「テレスコープモデル」は、器官内のコンパートメント形成と幹細胞誘導を同時に可能とする普遍的な器官発生モデルとなる可能性を有する。本発表では、これまでの研究成果と今後の展望をご紹介したい。
keywords: 毛包幹細胞; 1細胞トランスクリプトーム; ライブイメージング
WS8-5†
シングルセル解析を応用したホヤ胚における神経細胞の分化を制御する転写因子カクテルの同定
*堀江健生
大阪大・院生命機能
ホヤは脊椎動物と同じ脊索動物門に属しており、脊椎動物に最も近縁な無脊椎動物である。ホヤの幼生はオタマジャクシ型の形態をしており、背側に神経管が位置するなど脊椎動物と共通の体制を備えているが、2600個程度と少数の細胞から構成されている。個体を構成する細胞数が少なく、過去の発生生物学的な知見が積み上げられているホヤは、個々の細胞の遺伝子発現を全遺伝子レベルで解析し、その分化機構を1細胞レベルで理解するために良いモデル生物である。本発表では、我々が進めているシングルセル解析を用いたホヤ胚における神経細胞の分化機構の解析やそれを応用した神経細胞の分化を制御する転写因子カクテルの同定について紹介する。
keywords: シングルセル解析、発生・分化、転写因子
WS8-6
まとめ
和多和宏
北大・院理
WS9-0
遺伝学・生命科学へのAI・機械学習の活用
*峯田克彦[1], 中川草[2]
[1]早稲田大学, [2]東海大学
WS9-1
多様なRNAウイルス同定を目指したNeoRdRpデータベースの構築
中川草[1], 坂口翔一[2], 浦山俊一[3], 高木善弘[4], 布浦拓郎[5]
[1]東海大・医・分子生命, [2]大阪医薬大・医・微生物, [3]筑波大・生命環境, [4]JAMSTEC・超先鋭研究開発, [5]JAMSTEC・生命理工
大規模RNAシークエンスデータからの新規RNAウイルスの発見が相次いでいる。そのような研究を発展させるため、本研究ではRNAウイルスに特有のRNA依存性RNAポリメラーゼ（RdRp）を大規模に収集し、RdRpの隠れマルコフモデル（HMM）データベースNeoRdRpを構築した（https://github.com/shoichisakaguchi/NeoRdRp）。NeoRdRpでは1,182のHMMプロファイル、12,502アミノ酸配列、そして本HMMプロファイルを構築した解析パイプラインも公開している。本ワークショップではNeoRdRpの性質と今後に開発について議論する。
keywords: RNAウイルス;データベース;メタゲノム
WS9-2†
栽培化植物ゲノム研究における機械学習の利用
*大柳一
国立国際医療研究センター・臨床研究センター・データサイエンス部・JCRACデータセンター
栽培化という特殊かつ人為的な進化過程は、人類が安定した食料供給などを目的に長期にわたって動植物に加え続けた遺伝的操作の結果である。その過程におけるゲノム動態を理解することは、基礎科学的な興味をそそるだけでなく将来的な地球規模の食料安全保障における手法開発につながる可能性があると考える。本研究ではアジアイネ（Oryza sativa）を栽培化植物のモデル種として取り上げ、亜種間のゲノムイントログレッション（移入）の動態を詳らかにすることを目的とした。高解像度のイントログレス領域地図を作成する手法として機械学習分類器を利用したので、その技術的詳細に触れつつ、研究結果とその科学的意義を論じたい。
keywords: 栽培化；イネゲノム；機械学習
WS9-3†
天然変性領域予測とAlphaFold2
安保勲人，*福地佐斗志
前工大・工・情報生命
我々のグループは，天然変性領域予測プログラムの開発を行ってきた．タンパク質構造の世界では機械学習手法は古くより使われており，天然変性領域予測でも機械学習を利用したプログラムが良い精度を示している．一方，近年のタンパク質立体構造予測ではAlphaFold2というプログラムが脚光を浴びている．立体構造予測は天然変性領域を直接予測するものではないが，構造をとりそうにない領域として天然変性領域を間接的に予測可能である．本講演では，機械学習の生命科学への適用例として，天然変性領域予測法の概略を述べるとともに，AlphaFold2予測との比較を紹介したい．
keywords: 天然変性タンパク質，機械学習，AlphaFold2
WS9-4†
ヒトゲノムの構成成分からゲノム機能と疾患を読み解く
*小嶋将平, Nicholas F. Parrish
理研IMS
私たちはヒトゲノムの構成因子とそれらが担う機能に着目した研究をおこなっている。ヒトゲノムの一部はウイルス由来の配列である。比較的古いウイルス挿入は配列類似性の低さから検出が難しい。そこでウイルス由来配列の特徴を機械学習することで、ウイルス由来の配列を高感度に検出する手法を開発した。また、ヒトゲノムの約45%はトランスポゾンであり、その一部はヒト間で挿入多型を示す。そこでウイルス由来配列やトランスポゾンの多型探索手法を開発し、ヒト集団規模の遺伝統計解析から遺伝子発現や疾患に関連する配列挿入を同定した。本発表では手法開発を通じて明らかとなったヒトゲノムの構成要因と機能や疾患への影響を紹介する。
keywords: Human genome; transposons; virus insertions
WS9-5
疾患特異的遺伝子発現データに対する機械学習と教師なしクラスタリングを用いた新しい2段階のドラッグリポジショニング予測法
*ソウイ, 新谷美咲, 今成楓河, 長田直樹, 遠藤俊徳
北大院情報科学
ドラッグリポジショニングは、複雑な疾患に対する新しい治療法を見つけるための強力な選択肢として幅広い重要性を持っている．本研究では、機械学習を用いて新しい2段階のドラッグリポジショニング予測法の提案する．疾患の細胞株の遺伝子発現応答と薬剤による遺伝子発現変化のデータを組み合わせ、疾患データの不足を解決し、薬効と疾患の関連を定量化するだけでなく、特定の疾患に対する候補薬剤リストの生成やクラスタリングによる解析を可能にする．他の既存手法と比較して、実用化への適用範囲が広く、主観的なスクリーニングによるバイアスを大きく緩和することができると考えられる．
keywords: ドラッグリポジショニング；遺伝子発現データ；機械学習
WS9-6
遺伝学・生命科学へのAI・機械学習の活用
*峯田克彦[1], 中川草[2]
[1]早稲田大学, [2]東海大学
解析技術などの発展にともない、遺伝学・生命科学分野においても、種々の大規模データが登場し、それらを利活用する情報解析手法としてAI・機械学習を用いたアプローチが登場してきている。本講演では、特に分子系統解析における研究例を紹介するとともに、本ワークショップでの講演を総括して議論する。
keywords: AI; 機械学習; 遺伝学
WS9-7
総合討論
WS10-0
イントロダクション [ゲノム・エピゲノム編集技術を応用した分子遺伝学的研究の最前線]
*河村理恵
藤田医科大
WS10-1#†
ゲノム編集技術を用いたダウン症候群におけるアストロサイト異常増殖の解析
*川谷圭司[1][2]
[1]大阪大学大学院医学系研究科・小児科学, [2]Mayo Clinic, Department of Neuroscience
ダウン症候群（Tri21）の病態遺伝子特定目的に、Tri21 iPSCを用いて、21番染色体のうち1本に、Tet発現誘導性を挿入した細胞株 (-Tri21 iPSC) を樹立した。はじめにTri21 iPSC由来のアストロサイト前駆細胞 (Tri21 APC) が、健常児由来と比べ増殖速度が亢進することを見出した。-Tri21 APCは、Doxycycline (Dox)投与なしの状態では健常細胞に比較して増殖率が亢進したが、Doxを投与することにより増殖率は低下し健常細胞と同程度となった。Doxを一定期間投与後再度中止することにより、APCの増殖率は再び上昇した。この表現型を遺伝子発現プロファイルと比較し、またさらにゲノム編集を行い、APC異常増殖に関与する遺伝子 () を同定した。
keywords: ダウン症候群；アストロサイト；XIST
WS10-2#†
トランスクロモソミック細胞・動物作製のためのヒト／マウス人工染色体の開発
*香月加奈子
鳥取大・染色体工学セ
従来のトランスジェニック技術では、細菌人工染色体（BAC）を用いても導入可能なDNAサイズは通常200kbが限界であり、1Mbを超える大きさを持つ遺伝子や遺伝子クラスターの導入は不可能であった。上述の課題を克服するために、我々は哺乳類細胞において自立複製・分配が可能なヒト人工染色体（HAC）およびマウス人工染色体（MAC）を構築し、Mb単位のヒト遺伝子クラスターのマウス・ラットへの導入、すなわちトランスクロモソミック(Trans-chromosomic: TC)マウス・ラットの作製に成功した。本ワークショップではHAC、MACの細胞や動物における基本性能について紹介したい。
keywords: 染色体導入技術、哺乳類人工染色体ベクター、ヒト化動物
WS10-3#†
染色体工学技術によるデザイナー細胞・動物の作製と創薬研究への応用
*香月康宏[1][2]
[1]鳥取大・医・生命・染色体医工学, [2]鳥取大・染色体工学セ
我々は哺乳類細胞において自立複製・分配が可能なヒト人工染色体(HAC)およびマウス人工染色体(MAC)を構築してきた。これまでにヒト21番全長（35Mb）、ヒトジストロフィン遺伝子(2.5Mb)、ヒト薬物代謝酵素遺伝子クラスター(1.5Mb) 、ヒト抗体遺伝子群（3.5Mb）等を上記HAC/MACベクターに搭載することに成功してきた。上記をHAC/MACを導入したトランスクロモソミック細胞・動物を作製し機能解析を進めてきた。本ワークショップでは人工染色体技術の創薬研究への応用を中心に紹介し、最近取り組んでいるゲノム合成技術と人工染色体技術の融合による次世代染色体工学技術についても紹介したい。
keywords: mammalian artificial chromosome; humanized animal model; drug discovery research
WS10-4#†
世代間伝達におけるエピゲノム編集の可能性について
*森田純代, 堀居拓郎, 木村美香, 畑田出穂
群大・生調研・生体情報ゲノムリソースセンター
エピゲノムは様々な外的環境の影響を受けることが知られており、生活習慣病やがん、精神疾患など、様々な疾患の基盤となることが報告されている。さらに外的環境は生殖細胞のエピゲノムにも影響を与え、変化したエピゲノムは次世代の表現型に影響を与えていることを示唆する報告も相次いでいるが、その直接的証拠は存在しない。 私たちはこれまでにゲノム編集技術のひとつであるCRISPR/Cas9システムを応用し、SunTagシステムと組み合わせることで、特定のDNAメチル化領域を効率的に脱メチル化する系を開発してきた。ここでは、世代間伝達におけるエピゲノム編集の応用可能性について議論する。
keywords: エピゲノム；エピゲノム編集；世代間伝達
WS10-5#†
Translating human genetics into animal models
Tomomi Aida[1][2][3]
[1]Emugen Therapeutics, [2]McGovern Institute for Brain Research, Massachusetts Institute of Technology, [3]Stanley Center for Psychiatric Research, Broad Institute of MIT and Harvard
Genetically modified animal models are essential to interpret functional consequence of human genetics in vivo and evaluate therapeutics in preclinical studies. Here, I discuss our efforts for the development of novel genome editing technologies for the generation of genetically modified non-human primates (NHPs), faithful recapitulation of disease symptoms in these NHPs, and further genome editing strategies empowering rapid in vivo functional research and therapeutic development.
keywords: CRISPR, non-human primate, in vivo genome editing
WS10-6
総括
*田辺秀之
総研大
WS11-0
はじめに [遺伝学の歴史を振り返る]
*平野博之
東大・理
WS11-1
古典遺伝学から分子遺伝学へ
*平野博之
東大・理
メンデルやモーガンは，遺伝子の後代への継承の仕組みを明らかにした。一方，細胞内での遺伝子の働きを最初に解明したのは，ビードルである。ビードルの提唱した「一遺伝子一酵素説」は，遺伝子がタンパク質に対応するというその後の概念にも繫がっていく。マクリントックは，転移因子を発見し，モーガン以来の静的な染色体像を壊し，遺伝学に革命をもたらした。アベリーは，遺伝子の本体がDNAであることを明らかにし，分子遺伝学への道を拓いた。本講演では，ビードル，マクリントック，アベリーなどの研究を紹介しつつ，古典遺伝学から分子遺伝学へと変貌していく，20世紀半ばの遺伝学の歴史について紹介する。
keywords: 遺伝学の歴史，科学史
WS11-2#
木村資生先生と分子進化の中立説
*高畑尚之
総研大・名誉教授
理論集団遺伝学の近代化への貢献と分子進化の中立説の提唱で、生物進化学研究の発展に革新的な役割を果たした故木村資生博士の業績を逸話や思い出話を交えて振り返ると同時に、ゲノム時代における中立説の役割や位置づけを概観する。
keywords: :木村資生：分子進化：集団遺伝学：中立説
WS11-3
メンデル遺伝の近代化―ベートソンからモーガンの時代へ
*澤村京一
筑波大・生命環境
メンデル生誕200年を記念し，20世紀初頭における遺伝学の発展史を概観する。メンデル遺伝の再発見，生物測定学派との対立，モーガン学派の展開などについては生物学史でこれまでも頻繁に取り上げられてきたが，メンデル遺伝の伝道者であったベートソンからモーガンへの橋渡しについてはあまりまとまった紹介がない。ベートソンとモーガンは当初ことごとく意見が対立し，同じ現象から違った解釈を導き出すこともあった。本講演では，ベートソンとモーガンの対立を中心として，遺伝学確立の歴史を紹介する。
keywords: 遺伝学の歴史
WS11-4†
日本におけるメンデリズム受容ー1890-1910年
*森脇靖子
日本科学史学会
日本でメンデリズム再発見論文に気づいた主な要因は、米国留学から帰国した玉利喜蔵が1890年代オオムギ等の品種改良のため人工交配結果を公表した事にある。札幌農学校でも品種改良への挑戦が開始し、星野勇三が1900年に卒論でキセニアを取り上げ1902年Correns論文に基づきメンデリズムを紹介。外山亀太郎は日本生糸の粗製濫造に対する米国絹業界の警告による蚕糸業の危機意識を背景に、1900年カイコの品種改良のため交配実験に着手。彼はWeismannの変異理論でF２の3:1を説明できず、翌年de Vries論文を読み1902-05年シャムでカイコによりメンデリズムを確証し、1906年学位論文と共に国内外に結果を発信。外山は自らを実験遺伝学者と称しメンデリズムの普遍性を主張していく。
keywords: メンデリズム；品種改良；人工交配
PWS1
長鎖DNAシーケンサーを用いた哺乳類ribosomal RNA 遺伝子領域の安定性とメチル化状態の解析
*堀優太郎[1]、嶋本顕[2]、小林武彦[1]
[1]東大・定量研、[2]山口理大・薬
Ribosomal RNA遺伝子（rDNA）はリピート構造であるという点に阻まれ、安定性やメチル化パターンなどに謎が多かった。そこで我々はNanopore長鎖シーケンサーを用いてこの問題に取り組むことにした。その結果、過去の推定とは異なりrDNAリピートは非常に安定で規則的な構造を取っていることがわかった。特に隣接するコピー間ではその配列は類似しており、局所的に遺伝子変換などによる品質管理を行っていることが強く示唆された。またCpGメチル化解析の結果、ヒトrDNAの遺伝子間領域は常にメチル化されている一方で、コーディング領域はコピーによりメチル化状態が異なることが判明した。更に非メチル化コピーの数は厳密に調整されていることが示唆された。
keywords: DNA安定性；rDNA；DNAメチル化
PWS2
植物の減数分裂移行を促進する分子機構の解明に向けて
Harsha Somashekar[1,2]、三村真生[1,3]、津田勝利[1,2]、*野々村賢一[1,2]
[1]遺伝研・植物細胞遺伝、[2]総研大・生命科学、[3]現所属：東大院農学生命科学
被子植物の減数分裂の開始機構研究には2つの疑問が存在する。一つは、同じ葯での雄性減数分裂進行の高い同調性を確立する機構、もう一つは減数分裂前間期に葯室の細胞間隙に高蓄積する高分子多糖類カロースの生物機能についてである。私たちは、イネRNA結合タンパク質MEL2が減数分裂移行タイミングおよび同調性確立に必須の役割を果たすこと、カロース合成酵素GSL5依存的なカロース蓄積が正常な減数分裂移行タイミングに必須の役割をもつことを明らかにした。またGSL5の発現がMEL2の制御下にある可能性も見出している。本発表では、私たちの最近のデータも交えて植物の減数分裂の開始機構について概説したい。
keywords: 植物;減数分裂;生殖
PWS3
遺伝情報を拡張、再定義する非典型的翻訳の再構成
田邊 葵[1]、*茶谷 悠平[2]、丹羽 達也[1,2]、田口 英樹[1,2]
[1]東工大・生命理工学院、[2]東工大・研究院
リボソームによる規則的なmRNAの翻訳は、遺伝子発現の前提の一つである。しかし一部の遺伝子はリボソーム機能の調節からその原則を書き換え、最終発現産物を改変させる場合がある。我々はバクテリオファージ遺伝子の解析を発端として、合成途上の新生ポリペプチド鎖(新生鎖)が、遺伝子(ORF)をさまざまに改変する非典型的翻訳の駆動源であることを見出した。更なる解析から、非典型的翻訳は負電荷に富む新生鎖をリボソームが内包する際に、翻訳が停滞することで強く駆動されることを再構成実験などから明らかにした。こうした非典型的翻訳は、環境に応答してプロテオームを拡張、再編成している可能性について議論したい。
keywords: 遺伝子発現;翻訳;リボソーム
PWS4
Wnt依存的なmRNAの核に対する偏りによる中胚 葉・内胚葉運命の分離
*高鳥直士[1]、立木佑弥[1]
[1]東京都立大学・院・理・生命科学
発生生物学の重要課題の一つは、胚葉運命決定の過程を理解することであり、中でも中胚葉と内胚葉の細胞が中内胚葉細胞から生じる過程を細胞・分子レベルで理解することが重要であるが、その詳細はホヤと線虫を含む限られた動物で徐々に明らかになりつつある。ホヤでは中内胚葉細胞の核が移動し、転写因子NotをコードするmRNAを将来中胚葉細胞を生じる領域に局在させ、Not mRNAが中胚葉細胞に非対称に分配されることが中胚葉、内胚葉運命の分離に重要である。今回は、Not mRNAが核の周囲で中胚葉側に偏って分布しており、この偏りが中・内胚葉運命分離に重要であること、この偏った分布がWnt5a依存的であることを報告する。
keywords: 核移動、胚葉形成、Wnt
1A-01#
潜性(劣性)遺伝形式で多血症の症状を示す自然発生突然変異マウス『pocy』の解析
*北元優梨[1], 増田 好美[1], 古閑成美[1], 吉信公美子[1], 中潟直己[1], 鳥越大輔[1], 中村直子[1], 柳久美子[2], 要匡[2], 髙岡裕[3], 荒木喜美[1], 荒木正健[1]
[1]熊大・生命資源, [2]国立成育医療研究セ, [3]富山大・学術研
我々は、自然発生突然変異で多血症を発症したマウスをpocy (Familial Polycythemia)と名付け、解析を行っている。エクソーム解析によってpocy特異的な変異を持つ責任遺伝子であるAco1 (Aconitase 1) 遺伝子のpoint mutationをゲノム編集技術によってC57BL/6Nマウスに導入し、目的のpoint mutationを持つマウス及びAco1 knockoutマウスの表現型を解析したところ、pocy及びAco1 point mutationマウスはAco1 knockoutマウスよりも重度な多血症を示した。これらのマウスについてフローサイトメトリー解析を行った結果、三系統とも野生型と比べて赤芽球の分化が促進されていたが、pocy及びAco1 point mutationマウスはknockoutマウスよりも促進の程度が強いことがわかった。
keywords: 疾患モデル；ゲノム編集
1A-02
加齢に依存して、毛の生え変わりごとに周期的に異なる毛色を発現する変異体マウスの解析 （II）
嶺井隆平[1], 松宮諒咲[1], 瀧川和弥[1], 片平絵美子[2], 田端裕正[1], 矢嶋伊知郎[3], 福村龍太郎[4], 権藤洋一[5], 桝屋啓志[6], 若菜茂晴[7], 天野孝紀[8], 澁谷仁寿[9], 田村勝[9], 城石俊彦[4], *山本博章[1]
[1]長浜バイオ大・院バイオ, [2]東北大・院・生命科学, [3]芝浦工大・シス理・生命, [4]理研・BRC, [5]東海大・医・分子生命, [6]理研・BRC・統合情報開発, [7]先端医療研究センター・老化機構, [8]理研・BRC・次世代ヒト疾患モデル研究開発, [9]理研・BRC・マウス表現型解析開発
我々は、ENU-mutagenesisによって得られた、加齢に伴い毛の生え変わりごとに毛色の明暗を周期的に変化させ始める変異体マウス系統を維持してきた。このマウスの遺伝的背景は、通常であれば、毛の生え変わりを重ねても黒毛色（暗色）の発現を継続させるはずであるが、当該変異体では、大体10週齢を過ぎると背側の毛色が茶色（明色）に変化し、以後、毛が生え変わるごとに（同じ毛穴で）黒と茶の毛を交互に生やすようになる。ようやく原因遺伝子がヒト乾癬候補遺伝子の1オルソログであることを突き止めた。当該遺伝子の作用機序はまだ明らかではないが、この変異体マウス系統が示す興味深い毛色の周期性について報告する。
keywords: マウス 毛色 加齢
1A-03
常染色体優性遺伝性運動および感覚神経障害に関連するIQGAP3のイントロン変異の機能分析
*範 駱鳴[1], 孫 崟瑞[1], 森川 拓弥[1], 藤岡 竜太[2], 三浦 史郎[3], 柴田 弘紀[1]
[1]九大・生医研・ゲノミクス [2]別大短・食品栄養 [3]愛媛大・医・脳神経内・老年医
We have reported an intronic variant (IQGAP3_int27_+6) associated with a clinically novel type of dominant motor and sensory neuropathy (dMSN). We examined its effects on splicing using a minigene construct containing the region of the variant. While only normal spliced products have been observed in cells carrying the normal-allele construct, abnormally spliced transcripts missing the last 16-bp of exon 27 and retaining 49-bp and 19-bp intronic sequences were observed in cells carrying the variant-allele construct. This result indicates that abnormal splicing of IQGAP3 is involved in the pathogenesis of dMSN.
keywords: neuropathy, splicing, intronic variant
1A-04
RNA polymerase II Ser7リン酸化は、転写と共役したヌクレオソーム除去と再構築を促進して転写一時停止を安定化する
*梶谷卓也[1], 加藤太陽[2], 沖昌也[1], 木村宏[3], 大川恭行[4], 小布施力史[5], Damien Hermand[6], John Lis[7], 村上洋太[8]
[1]福井大・工, [2]島根大・医, [3]東工大・生命理工学院, [4]九大・生体防御医学研, [5]阪大・生命機能, [6]ナミュール大・NARC, [7]コーネル大・MBG, [8]北大・理
【背景】
RNA polymerase II（RNAPII）は転写の進行に伴い、立体障害であるヌクレオソームを除去し、転写後には正確に再構築する。特に、転写開始点直下のヌクレオソーム密度の高い領域で、転写を効率よく進める仕組みは明らかでない。
【結果】
RNAPII Ser7リン酸化が、ヌクレオソーム除去と再構築を行い、転写一時停止を安定化させることを見出した。
１）Ser7リン酸化は、ヌクレオソーム密度の高い転写一時停止部位にピークを示す。
２）Ser7リン酸化は、シャペロンやクロマチンリモデリング因子と相互作用する。
３）シャペロンとリモデリング因子が転写と共役したヌクレオソーム除去と再構築を行う。
keywords: ヌクレオソーム再構築; 転写一時停止; ATAC-seq/PRO-seq
1A-05
ヒト非コード領域から翻訳される小さいタンパク質に対する機能性配列の探索
*赤瀬太地[1][2], 橋本陽太[1], 松本篤樹[1], 相澤康則[1][3]
[1]東工大・生命理工, [2]理研・IMS, [3]神奈川県立産業技術総合研究所
ヒトゲノムの非コード領域から、100アミノ酸以下のタンパク質が多数翻訳されている。これらドメイン構造をとれにくいほどの小さなタンパク質が細胞内機能を有しているとすれば、これら小さいタンパク質には他分子との相互作用のための短いペプチドモチーフが存在すると我々は考え、その探索を実施した。配列保存性の高い128種類のヒト非コードゲノム領域由来タンパク質の細胞内局在性を調べた後、局在を示したタンパク質の末端から段階的に欠損させた変異体を用いて細胞内局在性の変化を調べた。本発表では最新結果を共有し、我々が見つけた局在モチーフによる小タンパク質の機能発現の可能性について考察する。
keywords: 小さいタンパク質；機能性配列；細胞内局在
1A-06
水素細菌のコア代謝ネットワークにおける遺伝子冗長性
*山崎翔太[1], 宮原佑宜[2], 柘植丈治[2], 相澤康則[1][3]
[1]東京工業大学・生命理工学院, [2]東京工業大学・物質理工学院, [3]神奈川県立産業技術総合研究所
水素を還元力として二酸化炭素を高効率で固定化する代謝能力をもつ水素細菌は、現代のバイオ物質生産において魅力的な微生物である。この本来の代謝能力を最大限活かした水素細菌による様々な物質生産を可能とするためには、そのコア代謝ネットワークを理解することが重要である。我々はトランスポゾンTn5と次世代シークエンサーを利用したTn-seq法によって、水素細菌の生育に必須な遺伝子をゲノムワイドに同定した。本発表では、これらデータをもとに遺伝的背景の異なる大腸菌との比較を通して見えてきた、水素細菌のコア代謝ネットワークの冗長性などについて議論する。
keywords: 水素細菌；必須遺伝子；冗長な遺伝子
1A-07
ヒト細胞内安定性を指標とした非コード領域由来タンパク質の機能性スクリーニング
*橋本陽太[1], 赤瀬太地[1][2], 松本篤樹[1], 相澤康則[1][3]
[1]東京工業大学 生命理工学院 [2]理研 IMS [3]神奈川県立産業技術総合研究所
近年、タンパク質非コードと考えられていたヒトゲノム領域から10万種類以上のタンパク質が翻訳されることが示唆されている。しかし、ほとんどの非コード領域由来タンパク質の機能性は不明である。我々は、機能発現のためにはタンパク質が細胞内で安定発現することが必要条件になるはずと考え、128個の保存性の高いヒトゲノム非コード領域由来タンパク質の細胞内安定性を調べた。その結果、細胞内安定性を指標にすることで機能性タンパク質の候補を絞り込めることが期待される結果が得られた。本発表では最新の成果を紹介し、議論をさせて頂く予定である。
keywords: 非コード領域；タンパク質分解；小さいタンパク質
1A-08
(p)ppGpp合成酵素欠損を抑圧するRNAポリメラーゼ構造遺伝子外変異の解析
*高梨穂乃花[1], 大坂夏木[2], 朝井計[1]
[1]東農大・院・バイオ, [2]慶応大・先端生命研
細菌の環境適応機構として知られる緊縮調節では、アミノ酸飢餓時に警告物質(p)ppGppが合成・蓄積し、RNAポリメラーゼ(RNAP)の活性を制御することで、生存を可能とする。大腸菌や枯草菌の(p)ppGpp合成酵素遺伝子欠損株[(p)ppGpp0]は、最少培地で生育阻害を示し、それを抑圧する変異はRNAPの構造遺伝子内に同定されている。我々は、枯草菌(p)ppGpp0株の新たな抑圧変異を、RNAPコア酵素をコードするrpoB上流の推定リボソーム結合部位に同定した。これはRNAPの発現調節がアミノ酸飢餓への適応に関わる可能性を示唆するものであり、現在、その抑圧機構について解析を進めている。
keywords: 枯草菌；緊縮調節；RNAポリメラーゼ
1A-09
ショウジョウバエメスの精子保存器官で発現するGAL４ドライバー
*稲井 琴梨[1], 大迫 隆史[2], 都丸 雅敏[1,3], 高野 敏行[1,3]
[1]京工繊大・応生, [2]京工繊大・高度技術センター, [3]京工繊大・ショウジョウバエセンター
メスの生殖管は精子の通り道というだけでなく、精子の成熟、保存、そして選抜のための場である。分けても体内受精の大抵の動物のメスは受精までしばらく、あるいは10年を超えて体内に精子を保存する必要がある。そのためショウジョウバエは管状受精嚢と受精嚢という特殊な保存器官をもつ。しかし、メスが精子を器官に保存し、受精に有効に使うメカニズムは驚くほど理解されていない。私たちはショウジョウバエをモデル系に精子の保存と放出について解析している。今回、受精嚢の解析を進めるためのGAL４ドライバーをスクリーニングしたので、一部、RNAiスクリーニングの結果と合わせ報告する。
keywords: 受精；管状受精嚢；GAL4ドライバー
1A-10
枯草菌を用いた様々な細菌種の主要シグマ因子の機能比較解析
*矢羽野柊介, 朝井計
東農大・院・バイオ
主要シグマ因子RpoD/SigAは全ての細菌に保存される必須遺伝子だが、ドメインによっては種ごとに一定の多様性を持ち、この生物学的意義解明を目的とした。高い形質転換能を持つ枯草菌を宿主とし、CRISPRiによる枯草菌主要シグマ因子SigA抑制系と、異種細菌主要シグマ因子誘導発現系を組み合わせた主要シグマ因子置換系を構築した。主要シグマ因子置換時の枯草菌の増殖速度を比較すると、枯草菌と近縁種の主要シグマ因子では高い増殖速度を示した一方、遠縁種になるにつれ増殖速度が低下した。この異種主要シグマ因子間の機能相補の差がいわば”種の壁”であると考えており、導入した異種細菌主要シグマ因子の機能の比較解析を進めている。
keywords: RNAポリメラーゼ；主要シグマ因子；枯草菌
1A-11
枯草菌の対数増殖期から定常期移行における細胞維持機構の解析
*濱本さくら, 朝井計
東農大・院・バイオ
細菌は栄養が豊富な時期には活発に分裂し、その後、細胞内外の環境の変化から増殖を停止させ定常期へと移行する。細胞内の代謝と細胞分裂を連動させ、細胞増殖の制御をする機構の存在が考えられるが、あまり知られていない。
枯草菌のクエン酸回路における2-オキソグルタル酸からスクシニルCoAを触媒する酵素遺伝子をコードするodhBを欠損させた株ではLB培地で培養すると対数増殖期以降、定常期への移行期に、細胞壁合成に異常をきたしたような細胞が出現し、その後急激に溶菌する。このことからodhB欠損株ではクエン酸回路で得られる還元力や中間代謝産物の不足が定常期の細胞維持機構に不具合が生じたと考え検証している。
keywords: 枯草菌；クエン酸回路；細胞壁合成
1A-12
枯草菌IMPデヒドロゲナーゼ（GuaB）の新規機能の探索
*湯木就久[1], 大坂夏木[2], 朝井計[1]
[1]東農大・院・バイオ, [2]慶應大・先端生命研
GTPは生物にとって重要なエネルギー分子である。細菌においては細胞分化、特に胞子形成にGTP合成の制御が重要であることが知られている。GTP合成の鍵酵素として知られているのがIMPデヒドロゲナーゼ（IMPDH）である。IMPDHは様々な生物においてDNA結合能など、その本来の酵素活性とは異なる機能を有する可能性が示されている。しかし、それらの詳しい機能やIMPDH自身の細胞内における動態については理解が進んでいない。そこで本研究では、枯草菌を用い、GTP合成の制御が重要となる増殖期から胞子形成期への移行期におけるIMPDHの動態に着目して解析を行った。その中で、本来のGTP合成とは異なるIMPDHの新規機能が存在する可能性が見えてきたため、本大会で報告する。
keywords: 枯草菌；GTP；胞子形成
1B-01
内在性レトロウイルスが縦列に重複して大規模サテライトを形成する：カンガルーでの実例２つ
*古賀章彦[1], 林咲良[1], 田辺秀之[2]
[1]京都大・ヒト進化センター, [2]総合研究大・先導科学
ホモ接合の状態で、両端にあるLTRの左と右が対合し、そこで相同組換えが起こると、間にLTRを共有する２コピーの状態となる。ヒトのHERVで報告がある。同様の仕組みでコピー数が増してサテライトDNAが生じる機構が、容易に想定できる。機構としては単純であるにも関わらず、これまでに哺乳類で例はない。カンガルーで、この機構で生じたと考えられるサテライトDNAを、２種類みつけた。哺乳類で稀である理由として、[1]この機構はレトロウイルスが若い（侵入からの期間が短い）うちのみ作用する、[2]哺乳類には若いレトロウイルスは少ない、が考えられる。カンガルーの２例では、元はいずれも若いレトロウイルスであった。
keywords: 縦列反復配列；染色体；レトロトランスポゾン
1B-02
両アリル大規模ゲノム編集によるヒト非コード領域の機能探究
*相澤康則[1, 2]
[1]東工大・生命理工, [2]神奈川県立産業技術総合研究所
ヒトゲノムの98%以上を占める非コード領域の機能的意味を理解することを目的に、申請者らは、ヒト細胞内で100kb規模のゲノム領域をアリル特異的に改変する技術Universal Knock-in System（UKiS法）を開発した。本発表では、UKiS法を使って狙ったイントロンやトランスポゾン領域だけを両アリルから正確に欠損し、その影響を調べた研究を紹介する。染色体状でのアリル特異的で大規模かつ正確なゲノム改変技術がもたらすであろう学術的及び産業的有用性についても議論したい。
keywords: 非コード；ヒトゲノム：ゲノム工学
1B-03
植物ゲノムにおける遺伝子内トランスポゾンの転写制御
*佐瀬英俊
沖縄科学技術大学院大学
植物ゲノムにおいてトランスポゾンの挿入はしばしば遺伝子領域にも見つかるが、遺伝子内トランスポゾンがどのような転写制御を受けているのかほとんど理解されていない。我々はシロイヌナズナゲノムにおいて多くのトランスポゾン配列が遺伝子とともに転写されていることを見出した。特に遺伝子の転写開始点や転写終結点を供給しているトランスポゾン配列が多く検出された。また、これらのトランスポゾン配列のエピジェネティックな変化は近傍の遺伝子の環境シグナルによる転写制御に影響することが明らかになった。
keywords: トランスポソン; 植物ゲノム;エピジェネティクス
1B-04
VANDALトランスポゾンの脱抑制機構の進化
*佐々木卓, 盧逵都, 真鍋陸, 角谷徹仁
東京大・理・生物
シロイヌナズナのトランスポゾンVANDALは、自身を配列特異的に活性化する脱抑制因子VANCを持つ。VANCは、タンパク質構造から二つのサブタイプに分けられ、祖先系であるVANDAL1の脱抑制因子VANC1を新たに同定した。VANCの役割は内部の遺伝子を活性化させることだが、VANC1の標的には内部に遺伝子を持たない非自律型因子が含まれていた。非自律型因子における脱抑制機構の機能を調べたところ、VANC1の標的モチーフを持たない非自律型因子により脱抑制機構が無効化されることがわかった。脱抑制機構を介した自律型因子と非自律型因子の共存関係について議論したい。
keywords: トランスポゾン、脱抑制機構、DNAメチル化
1B-05
アサガオにおけるTpnトランスポゾンの転移活性化メカニズム
*水成友紀[1], 星野敦[2], 白澤健太[3], 山田哲也[4], 仁田坂英二[5]
[1]九州大・院・システム生命科学, [2]基生研, 総研大・生命科学 [3]かずさDNA研, [4]東京農工大・農, [5]九州大・院理
トランスポゾンの転移は宿主にとって有害であるため、宿主にはトランスポゾンの転移を抑制する機構が備わっている。日本のアサガオ(Ipomoea nil)系統では江戸時代後期に突然変異体が多数出現しており、その多くはEn/Spm(CACTA)スーパーファミリーに属するTpnトランスポゾンが原因である。これはトランスポゾンの転移抑制に関わる遺伝子に変異が生じTpnの転移活性化が起こったためだと考えられる。転移活性化に関わる遺伝子を同定するために、Tpnの転移活性がある系統とない系統の2グループ間の比較を、全ゲノム配列、自律性Tpnの転写産物量、遺伝学的解析等によって行った。これらの結果について報告する。
keywords: トランスポゾン；遺伝子サイレンシング；アサガオ
1B-06
Vigna属12種の比較ゲノム解析で見出されたWOX転写因子の大増殖と転移因子の関係
内藤健[1], 若竹崇雅[1], 福島健児[2], 坂井寛章[1]
[1]農研機構・資源研, [2]ヴュルツブルク大学
我々は最近Vigna属12種の全ゲノムを解読したが、V. riukiuensis と V. marina においてWOX転写因子が大幅に増殖していることを見出した。特にV. riukiuensis では1,000以上あり、しかもそれらのイントロンを持たず配列もほぼ同一であった。さらに反復配列の解析を重ねた結果、増殖したWOX転写因子の上・下流の両方に約3kbpのLTRが存在しており、TIRも含めて完全なLTRレトロトランスポゾンの形を保っていることが明らかとなった。したがって、WOX遺伝子が転移因子にヒッチハイクしたような状態になり、転移因子の増殖に伴って宿主側の遺伝子が増殖したと考えられる。
keywords: LTRレトロトランスポゾン、レトロ遺伝子、ゲノム
1B-07
培地の酸性度がリボソームRNA遺伝子の安定性及び細胞老化に与える影響
*長谷川耀[1][2], 大岡浩之[1][2], 若月剛[1][2], 山本歩[3], 小林武彦[1,2,4]
[1]東大・定量研, [2]東大・理・生物科学, [3]八戸高専・産シス・マテ工, [4]東大・CRIIM
健康食品の一種であるカシスから取れる抽出液には、化学的に導入される変異発生率を抑える効果があることが知られている。我々は、カシス抽出液が、非コード領域の転写抑制を通じて、ゲノムの中で最も不安定な領域の一つであるリボソームRNA遺伝子群(rDNA)を安定化し、寿命を延長させることを見いだした。抽出物を分析した結果、成分ではなく、酸性度がrDNAの安定性に関与していることを突き止めた。実際、培地を酸性化させることで、rDNAの安定性が増し、寿命が延びた。また、酸性条件下でrDNAの安定性に関与する遺伝子RPD3も同定した。これらのことから、培地酸性度がゲノムの安定性と寿命を決定する重要な因子であることが示唆された。
keywords: rDNA；ゲノム安定性；分裂寿命
1B-08
リボソームRNA反復遺伝子群の安定性に影響を与えるゲノム領域の解析
*村井太一[1], 柳秀一[2], 小林武彦[3]
[1][2][3]東京大学・理・生物
当研究室では、脆弱なゲノム領域の代表であるリボソームRNA遺伝子(rDNA)領域の不安定化機構、及びその機構と老化の関係について研究を行っている。
私の注目するsic1欠損株は、出芽酵母 遺伝子欠損株ライブラリーを用いたスクリーニングにより得られた高度にrDNA不安定性を示す変異体の1つである。その原因について調べた結果、sic1欠損株では第4番染色体が約100kb伸長する場合があり、この伸長を起こしたコロニーでのみrDNAが不安定化することが明らかとなった。そこで、第4番染色体の伸長の原因と、その伸長がrDNA不安定化に及ぼす影響について解析を進めた。
keywords: リボソームRNA遺伝子群；レトロトランスポゾン；重複
1B-09
転写伸長因子Spt4によるrDNA不安定化を介した細胞老化誘導機構の解析
*横山正明[1], 佐々木真理子[1], 小林武彦[1]
[1]東大・定量研
出芽酵母のリボソームRNA遺伝子（rDNA）領域は、rDNA配列が繰り返して並んだ巨大な反復遺伝子群であり、配列間での組換えによってrDNA配列の数が増減しやすい不安定な領域である。rDNA領域の安定性は出芽酵母の寿命に大きな影響を与えることが知られているが、その詳細な分子メカニズムは未だ判明していない。rDNA安定性を制御する新たな寿命制御因子を同定するため、寿命が延長する遺伝子欠損株のrDNA安定性を解析した。その結果、転写伸長因子Spt4はrDNAの不安定化を誘導することによって細胞老化を促進する老化因子であることが明らかとなった。本発表では、Spt4がどのような分子メカニズムでrDNA不安定化および細胞老化を誘導するのかについて議論したい。
keywords: 出芽酵母、ゲノム安定性、細胞老化
1B-10
KRAB-ZFPsクラスターはマウス亜種間ハイブリッドES細胞の樹立効率と転移因子発現に影響する
*平山愛理[1], 徳安碧[1], 吉信公美子[1], 荒木正健[1], 荒木喜美[1]
[1]熊本大学 生命資源研究・支援センター
我々は、マウスES細胞を用いた遺伝子トラップ法を行う過程で、トラップされた遺伝子配列が、染色体のある特異的領域に繰り返し出現する領域を４箇所発見、CSCT領域と名付けた。この領域はトランスポゾン(TEs)抑制に働くKRAB-ZFPsクラスター領域と重なっており、また、多数のマウス系統雑種ESCを用いた解析でeQTLやatacQTLとして同定されている。我々は、CSCT領域がESC樹立に影響を与えると考え、CSCT欠損C57BL/6と MSMのF1胚でのESC樹立効率を比較した結果、CSCT領域の欠損が増加するにつれ、樹立効率が低下した。現在、TEsの発現解析を行っており、その結果も報告したい。
keywords: Chromosome Specific Clustered Trap region (CSCT);転移因子;ES細胞
1B-11
Open reading frameが保存されたLINEレトロトランスポゾン座位の同定
*北尾晃一[1], 宮沢孝幸[1], 中川草[2]
[1]京大・医生研, [2]東海大・医・分子生命
LINEは脊椎動物ゲノムに豊富に存在する転移因子であるが、タンパク質をコードする機能遺伝子になったものもあるのだろうか。今回、我々は20種の脊椎動物ゲノムでLINEのORFを探索し、数千万年以上ORFが維持されているLINE座位を複数発見した。既知の遺伝子注釈情報とLINE-ORFを比較すると1)宿主タンパク質と一致したもの、2)宿主タンパク質のオルタナティブエクソンとなっていたものが見つかった。1では宿主タンパク質自体がLINEに由来している可能性がある。2ではLINEと宿主遺伝子のキメラタンパク質の存在を示唆する。高保存性LINE-ORFの発見は転移因子が関わるゲノム進化の新局面を示唆する。
keywords: トランスポゾン；LINE；遺伝子進化
1B-12
新世界ザルで明らかになったsyncytin遺伝子の機能多様性とウイルス由来遺伝子の進化モデルの構築
*庄司日和[1], 北尾晃一[1], 宮沢孝幸[1], 中川草[2]
[1]京大・医生研, [2]東海大・医・分子生命
内在性レトロウイルス（ERV）に由来するsyncytin遺伝子は胎盤形成に必要な栄養膜細胞融合を引き起こす。霊長類では度々syncytinが異なるERVに由来する遺伝子に置き換わってきたことが知られている。syncytin-2は真猿類で保存されているため融合活性能も保存されていると考えられてきたが、新世界ザルのフサオマキザルでは細胞融合活性が非常に弱いことを明らかにした。その原因アミノ酸を同定し、その立体構造や淘汰圧などを解析した。フサオマキザルではmac-syncytin-3も融合活性を示さないことから、未知のsyncytinが胎盤形成に寄与している可能性が示唆された。
keywords: 内在性レトロウイルス；新世界ザル；胎盤
1B-13
大腸菌を用いた、挿入配列活性によるオペロン構造形成の実証実験
*金井雄樹[1], 津留三良[2], 古澤力[2, 3]
[1]東大・理・生物, [2]東大・理・UBI, [3]理研・BDR
挿入配列は原核生物で普遍的に見られるトランスポゾンであり、その活性は原核生物のゲノム進化の主要な駆動力であることが知られている。従来、挿入配列は、組み換えによるゲノム構造の変化などにより、オペロン構造を崩すものであると考えられてきた。
私たちは、主要な挿入配列であるIS3が周囲の配列を切り出す活性を持つことに着目し、挿入配列によってむしろオペロン形成が促進されうるとする説を提唱した。離れた位置にある２つの遺伝子の間にIS3が挿入された大腸菌を設計し、IS3の活性を誘導した。この大腸菌集団の内、オペロン形成を示唆する表現型を持つ細胞を選択することで新たなオペロンを形成した大腸菌を得ることに成功した。
keywords: 挿入配列；実験室進化；オペロン
1B-14
DDR複合体による熱活性型レトロトランスポゾンの制御機構
*牛小蛍[1], 陳露[1], 加藤敦之[2], 伊藤秀臣[2]
[1]北大・生命科学・生命システム科学, [2]北大・理・理学
RNA誘導型DNAメチル化（RdDM）経路はトランスポゾンのサイレンシング機構において重要な役割を担っている。DDR複合体は、DRD1、DMS3、RDM1からなり、RdDM経路の重要な構成要素となっている。シロイヌナズナで同定されたONSENは37℃の熱ストレスによって活性化するレトロトポトランスポゾンである。この研究では、DDR複合体によるONSENの活性制御について解析した。その結果、DDR複合体のいずれかのタンパク質を欠失させると、ONSENの転写量が上昇した。48時間の熱ストレスを処理したDDR複合体変異体でONSENの世代を超えた転移が見られた。さらに、DDR複合体構成要素であるDRD1、DMS3、RDM1は、ONSENの転写抑制と転移抑制において独立した機能を担っていることが示唆された。この研究で得られた結果は、RdDMにおけるDDR複合体の役割について、レトロトランスポゾンの制御機構に新たな知見を提供する。
keywords: エピジェネティックス；レトロトランスポゾン；シロイヌナズナ
1C-01
シングルセル技術を用いたがん進化メカニズムの解明
*瀬戸陽介[1], 藤田直也[2], 片山量平[1]
[1]公益財団法人がん研究会・がん化学療法センター・基礎研究部, [2]公益財団法人がん研究会・がん化学療法センター・所長
肺がんは様々ながん種の中で最も死亡者数が多く、約半数は上皮成長因子受容体遺伝子（EGFR）を活性化する遺伝子変異によって引き起こされる。このような肺がん患者への治療にはEGFRを標的とした分子標的薬が劇的な治療効果をもたらしてきたが、薬剤存在下でも残存する少数の治療残存がん細胞群とそこから生じるがんの再発が大きな問題となっている。本研究では、治療残存細胞が持つ薬剤耐性の分子メカニズムと、がんの再発に至るがん進化メカニズムの解明を目的とし、EGFR活性化変異陽性肺がん患者由来の細胞を用いたシングルセルRNA-seqやシングルセルATAC-seqを行ったのでその結果について報告したい。
keywords: 肺がん；薬剤耐性；シングルセル解析
1C-02
ショウジョウバエにおけるY染色体消失過程の解明～Y染色体遺伝子の転座と獲得に着目して
*佐藤伶圭[1], 小川雅文[1], 小川佳孝[1], 初見真知子[1], 野澤昌文[1][2]
[1]都立大・院理・生命科学, [2]都立大・生命情報研究センター
多くの生物においてY染色体は有害変異を蓄積し退化している。一方、Y染色体には性決定や妊性に関わる遺伝子が存在するため、通常完全には消失し得ない。しかし我々はDrosophila lacteicornis（ヒゲジロショウジョウバエ）にY染色体有無の多型が存在し、Y染色体を持たないオスにも妊性があることを発見した。Dupimら（2018）によると、D. melanogasterにおけるY染色体遺伝子の多くは本種において常／X染色体に転座している。そこで本種におけるY染色体消失過程を解明するため、ゲノムとトランスクリプトーム配列を決定した。本発表では、主にY染色体遺伝子の転座や獲得について報告する。
keywords: Y染色体；核型進化；ショウジョウバエ
1C-03
ショウジョウバエにおける性染色体化がヒストン修飾の進化に与える影響
*陳胤佳[1], 青木花織[1], 野澤昌文[1][2]
[1]都立大・院理・生命科学, [2]都立大・生命情報研究センター
常染色体から性染色体が生じると、通常Y染色体は多くの機能遺伝子を失い退化する。また、X染色体もその初期進化過程では急速に退化・特殊化することが明らかになってきた。本研究では、性染色体誕生後のクロマチン変化と、それが性染色体進化に及ぼす影響を明らかにすることを目指して研究を進めている。これまでに、ネオ性染色体とよばれる起源の新しい性染色体を持つDrosophila mirandaとそれを持たない近縁種D. pseudoobscuraの活性型ヒストン修飾H3K4me3および抑制型ヒストン修飾H3K9me2の程度をChIP-seqを用いて発生段階ごとに比較した。本発表ではこれらの結果を紹介する。
keywords: ヒストン修飾；ネオ性染色体；ショウジョウバエ
1C-04
浅海から汽水域における異なる環境への魚類の環境適応
*長田美沙[1], 寺井洋平[1]
【1】総合研究大学院大学・先導科学研究科・生命共生体進化学専攻
海と河川では水中の光環境や塩濃度が異なる。海と河川に生息するクサフグの眼が、どのように異なる環境へ適応しているか知るために、海と河川で採集し全遺伝子発現量比較を実施した。集団解析から、海産と河川産クサフグは同じ集団だと推定された。クサフグの色覚オプシンであるRH2とLWSの発現パターンは海産および河川産フグの中間の発現パターンであった。そのため、クサフグの視覚は海と河川の両方の光環境を1つの環境として適応している可能性が示唆された。また、河川産クサフグでのみ複数のシャペロン遺伝子の発現量が上昇しており、これはクサフグが海から河川に侵入する際に、異なる塩濃度でも正しく眼を形成維持するためだと推測した。
keywords: オプシン遺伝子;シャペロン遺伝子;環境適応
1C-05
酵素の金属補酵素選択性の実験室内進化
*関 貴洋[1], 梅野太輔[1, 2]
[1]早稲田大・理工総研, [2]早稲田大・理工・応用化学
多重な制御ネットワークにより，細胞内組成，とくに金属イオン濃度は，厳密に監視されている．細胞内における酵素は，このホメオスタシスの効いた環境で進化してきたが，そのホメオスタシス故に，その触媒機能の進化能をフルに発揮してはいないと想像される．グラム陰性菌の持つペリプラズム空間は，内膜の遮蔽性の高さと外膜の小分子の透過性の高さからその化学組成は外環境に近く，容易に変更することができる．本講演では，ペリプラズムにおいて，さまざまな金属組成における，酵素の活性進化実験の結果について報告する.
keywords: 進化合成生物学；ペリプラズム；酵素
1C-06
低分子結合による融合パートナーの安定性変化がもたらす酵素進化能への影響
*塚田美結[1], 関貴洋[2], 木村友紀[2], 河合（野間）繁子[1], 梅野太輔[1][2]
[1]千葉大院・融合理工・先進理化学，[2]早大・先進理工・応用化学
タンパク質の構造安定性によって，そのタンパク質の進化能が制限されると報告されている。このことは，融合タンパク質において，一方の進化能がその融合パートナーとなる他方のタンパク質の安定性によって制御され得ることを意味している。実際に，クロラムフェニコールアセチル転移酵素ＣＡＴとＬ－ａｒａｂｉｎｏｓｅ誘導型転写因子ＡｒａＣをｉｎ－ｆｒａｍｅ融合したところ，ＡｒａＣとリガンドの結合にともなう安定化効果によってＣＡＴの変異耐性が向上することを見出した。本講演では，さらに融合パートナーの安定性変化がもたらすＣＡＴの進化能への影響を多世代にわたる実験室内進化によって調査したことについても報告する。
keywords: 進化工学；フォールディング安定性；ランダム変異
1C-07
実験進化学的手法によるモノテルペン合成酵素の特異性発散
*栗田凌[1], 市川智之[2], 木下葵子[2], 石原大地[1], 梅野太輔[1, 2]
[1]早稲田大・先進理工・応用化学, [2]千葉大・工・共生応用化学
自然界には様々なモノテルペンの合成酵素（mTPS）が知られているが，その多くは，さまざまな植物がそれぞれ自家発明したものとされる．この特異なmTPSの進化能は，極めて高い反応性をもつカルボカチオン中間体を経由した，遺伝子変異（アミノ酸置換）に摂動を受けやすい反応機構に拠るものと思われる。本講演では，mTPS反応ポケットへのランダム変異の導入とハイスループットな活性選抜の繰り返しによって，mTPSの特異性を実験室内で高速進化させる実験の結果を報告する．
keywords: 進化工学；発散進化；モノテルペン
1C-08
Origin and evolution of nitrogen fixation in prokaryotes
*皮 宏偉
[1]Ph.D. Program in Microbial Genomics, National Chung Hsing University and Academia Sinica. [2]Biodiversity Research Center, Academia Sinica. [3]Department of Ecology and Evolution, University of Chicago.
The origin of biological nitrogen fixation (BNF) is an important issue in evolution. The prevailing view is that BNF first evolved in archaea and was later transferred to bacteria. However, nitrogen-fixing bacteria are far larger in number and far more diverse in ecological niches. I therefore proposed the bacteria-first hypothesis from analysis of >30,000 prokaryotic genomes. I first identified the six nif genes involved in BNF in all sequenced prokaryotic genomes and then reconstructed phylogenies using the six Nif proteins individually or in combination. The results strongly support the bacteria-first hypothesis.
keywords: nitrogen fixation, nitrogenase, evolution
1C-09
縮約ゲノム解析による日本産モグラ類（Mogera imaizumii, Mogera wogura）の系統地理学的解析
*角井建[1], 木下豪太[2], 原田正史[3], 佐藤淳[4], 郷康広[5], 辰本将司[5], 三橋れい子[3] 鈴木仁[6], 長田直樹[1]
[1]北大院・情報科学, [2]国立遺伝学研究所, [3]所属なし, [4]福山大・生物工学科, [5]自然研・生命創成センター, [6]北大・低温研
日本列島に広く生息する地下性モグラ類の分散様式は地形や植生に強く依存する。その集団構造の歴史の解明は日本列島の生物相が過去の気候変動から受けた影響の解明にも繋がると考えられる。本研究では、アズマモグラ（Mogera imaizumii）90個体とコウベモグラ（Mogera wogura）87個体を用い、MIG-seqによって得られたSNPデータを使用して二種のモグラ類の集団構造を解析し、それぞれ4/5個の分集団を検出した。モグラ類の集団構造や歴史的集団動態について、第四期における環境変動の影響を踏まえ、ミトコンドリアDNAや核遺伝子を用いた先行研究と比べて論じる。現在、10x Linked ReadとOmni-Cによる全ゲノム配列の決定を進めており、それを用いたより精度の高い解析をおこなう計画である。
keywords: 系統地理；第四紀；哺乳類
1C-10
SARS-CoV-2ゲノムにおけるヌクレオチド含量の変化を予測するためのヌクレオチド置換の新しい時間非可逆モデル
三澤計治[ 1]
[1]横浜市大・医・遺伝学
SARS-CoV-2は世界的な重症急性呼吸器症候群の原因となるRNAウイルスである。最近の研究によると、ヒトのRNA editingの影響で、SARS-CoV-2ゲノム配列中では、CからUへの置換率が他の塩基間の置換率より高い。従来の時間可逆的置換モデルは、CとUの間の非対称置換に適用できない。そこで、CとUの間の非対称置換を取り入れた時間非可逆的な塩基置換モデルを開発した。新しいモデルによるSARS-CoV-2ゲノム配列のヌクレオチド頻度変化の予測値は、GISAIDに登録されたSARS-CoV-2ゲノム配列のヌクレオチド頻度変化の観測値とよく一致し、新しいモデルの妥当性が示された。
keywords: 新型コロナウイルス；塩基置換モデル；RNA editing
1C-11
マウスゲノム多型データベースMoG+の機能向上
*高田豊行[1], 臼田大輝[1], 櫛田達矢[1], 城石俊彦[2], 桝屋啓志[1]
[1]理研BRC・統合情報開発室, [2]理研BRC・センター長室
生物のゲノム関連情報は、生物多様性や進化、さらには様々な生命現象の理解ばかりでなく、医学生物学研究の戦略立案や、その効果的な遂行のために欠かせない情報である。実験用マウス（ Mus musculus）は複数の亜種を含む複合種であるが、我々は、これら亜種に属す野生由来近交系統群10種類の全ゲノム情報をMoG+（モグ プラス: https://molossinus.brc.riken.jp/mogplus/）から公開している。MoG+には、公共データも含めた8千万カ所以上のマウス塩基多型情報が搭載される他、遺伝子名を手がかりとした疾患関連情報や、実験用マウス系統の検索機能もある。本学会では、MoG+の機能向上について、ゲノム情報高度化や、データサイエンスにおけるコンテンツ利用への取り組みなどを報告する。
keywords: マウス；ゲノム；データベース
1C-12
Large-scale repetitive genome structure finding using optical mapping
*Claire Yik-Lok Chung [1][2], Ting-Fung Chan [2]
[1] Div. Genome Biol., Hokkaido Univ [2] School of Life Sci., Chinese Univ. of Hong Kong
Optical mapping (OM) generates up to mega-base pairs long physical maps in a high throughput manner, and is advantageous in detecting large-scale genome repeats challenging to other data. However, currently repetitive genome structure detection on OM data often requires alignment to a high-quality genome reference, which may not be present at the time of data generation. De novo detection only resolves repeats with single-segment units. There is also a lack in effective visualization methods. A software called OMACASE is developed to detect large genome structures on OM data using unexpensive k-mer comparison and visualize the results.
keywords: Optical mapping, genomic structural variation, repetitive element
1D-01
アセトアルデヒドによるDNA損傷とその修復経路の解析
*熊取谷健志[1], 篠原美紀[1][2], 松嵜健一郎[1]
[1]近畿大学・院農・バイオサイエンス，[2]近畿大学・アグリ技研
飲酒によりエタノールを摂取すると体内でアセトアルデヒドに代謝される。習慣的な飲酒は発がんリスクを上昇させる。近年、アセトアルデヒドがDNA損傷を引き起こすことがわかってきたため、飲酒による発がんリスクの上昇がDNA損傷によると考えられ始めている。しかし、アセトアルデヒドによるDNA損傷の種類や修復経路など、詳細について不明な点が多く残されている。そこで、我々はアセトアルデヒドによる DNA損傷の種類と細胞内応答の分子メカニズムを明らかにするため解析を行なった。その結果、アセトアルデヒドによりDNA二重鎖切断(DSB)が引き起こされ、NHEJとHDR両方のDSB修復経路が修復を行うことが分かった。
keywords: アセトアルデヒド；DNA二重鎖切断；非相同末端結合
1D-02
細胞内エネルギー環境とDNA修復経路選択の解析
*辻本怜[1], 篠原美紀[2]
[1]近畿大学大学院・農学研究科・バイオサイエンス専攻・分子生物学研究室, [2]農学部・アグリ技研
細胞は様々な栄養条件下に置かれている。我々は、DNA修復の経路選択とエネルギー環境に関係性を明らかにするために、出芽酵母を用いてATP合成能の欠損下におけるDNA二本鎖切断(DSB)修復について解析した。ミトコンドリアを破壊したrho-株と野生株にATP合成酵素阻害剤Oligomycinを添加し、ミトコンドリア呼吸鎖を阻害したうえで部位特異的DSBを誘導し、その修復効率と修復産物の構造について解析した。その結果、C-NHEJが亢進し、特にDSB末端の単鎖化を伴わない修復が促進される傾向が見られた。この結果は細胞内エネルギー環境によって修復経路を制御するメカニズムが存在することを示唆している。
keywords: DNA修復；エネルギー代謝；出芽酵母
1D-03#
DNAミスマッチ修復欠損マウスを用いた酸化ストレス誘発体細胞突然変異の解析
*鷹野典子[1], 日高京子[2], 佐々木史子[3], 中津可道[3], 續輝久[4], 大野みずき[3]
[1]九大・芸工, [2]北九州市立大・基盤教育センター, [3]九大・医・基礎放射線医学分野, [4]九大
DNAミスマッチ修復 (MMR)の破綻は体細胞突然変異を誘発し、発癌リスクを上昇させる。今回我々は、MMR機能不全のMsh2遺伝子欠損マウスを用い、酸化ストレス誘発体細胞突然変異の解析を試みた。酸化剤（臭素酸カリウム）を飲水投与し、rpsL-Tgマウスを用いて腫瘍発生前の正常な小腸組織、および、NGSを用いて小腸で発生した腫瘍の体細胞突然変異の解析を行なった。その結果、正常小腸組織の突然変異頻度は、酸化剤投与で増加しており、正常小腸組織と小腸腫瘍の両方において反復配列の不安定性が見られた。体細胞変異での反復配列不安定性の検出方法の検討や、酸化ストレスにおけるMMR機構について考察する。
keywords: DNAミスマッチ修復；酸化ストレス；体細胞突然変異
1D-04
ガンマ線が植物ゲノムへ与える影響を照射当代シロイヌナズナのゲノム解析で見る
*北村智[1], 佐藤勝也[1], 大野豊[1]
[1]量研・高崎研
植物体に放射線を照射すると、照射された（M1）植物では様々な変異細胞が混在したキメラ状態となる。よって、全ゲノム解析による植物の突然変異検出には、M1植物の自殖後代（M2）が用いられてきた。しかし、M2植物を用いた全ゲノム解析では、配偶子形成過程で脱落しやすい大規模変異の評価が不十分である等の問題がある。そこで、シロイヌナズナのアントシアニン合成経路におけるヘテロ接合性の消失を利用すれば、アントシアニン合成能を失った１変異細胞が増殖した組織をアントシアニン欠損セクターとして識別できると考えた。今回、この組織を用いた全ゲノム解析によって得られた、ガンマ線で生じた突然変異の特徴について報告する。
keywords: シロイヌナズナ；突然変異；ガンマ線
1D-05
陸上植物進化の基部に位置するゼニゴケにおけるDNA損傷応答機構の解明
*愿山（岡本）郁[1], 坂本智昭[2], 木村成介[2], 東谷篤志[1], 日出間純[1]
[1]東北大学大学院・生命科学研究科, [2]京都産業大学 総合生命科学部
植物は約4.5億年前に水中から陸上に進出したが、陸上で生育するためには紫外線、乾燥、温度変化といった厳しい環境ストレスに適応しなければならず、ゲノムDNAもより多くの損傷を受けると考えられる。我々は、陸上植物進化の基部に位置するゼニゴケが持つDNA損傷応答機構を明らかにし、進化の末端に位置するシロイヌナズナと比較することで、DNA損傷応答機構の進化を理解したい。我々は前回、ナズナでDNA損傷応答を統括的に制御している転写因子SOG1のオルソログがゼニゴケにも存在していることを示した（MpSOG1）。今回新たに、MpSOG1の役割がシロイヌナズナと異なることを示す結果を得たことから、陸上植物のDNA損傷応答は進化の過程で変化したと考えられる。
keywords: ゼニゴケ DNA損傷応答 DNA複製
1D-06
温度感受性recAts polA大腸菌の成長阻害と同期した活性酸素の蓄積
海藤晃弘[1], 石井朝子[1], 鈴木進悟[2], 椎名隆[2], 笠原宏一[1]
[1]東海大・生物・生物, [2]東海大・医・分子医学
大腸菌のrecAts polA細胞では、SOS反応が起きると細胞が生存可能になる。トランスポゾン変異導入により、反応性酸化種（ROS）代謝に関わるレドックスシャペロンHsp33であるhslO遺伝子が、制限温度でのrecAts polA致死の抑制に必要であることが明らかとなった。近年、致死処理によって活性酸素の蓄積が引き起こされることが報告されている。また、recAts polA細胞は温度制限下で活性酸素を蓄積していることがわかった。カタラーゼを培地に添加すると、recAts polA細胞の温度感受性が緩和され、活性酸素の蓄積が減少することがわかった。これらの結果は、SOS反応とhslOが、酸化的障害を持つ細胞において酸化的障害を許容レベルまで管理し、細胞成長を救済していることを示唆している。
keywords: 修復；酸化ストレス；酸化還元分子シャペロン
1D-07
SNM1AヌクレアーゼのDNA修復経路選択機構
*塚田耕太郎[1]，畠山晋[1]，田中秀逸[1]
[1]埼玉大・院理工
SNM1AとはDNA鎖間架橋修復において特異的に機能するヌクレアーゼであり，この阻害が抗がん剤治療における有用なターゲットになることが期待されている。本研究で我々はSNM1Aの機能をアカパンカビを用いて解析した。エピスタシス解析の結果，SNM1AはXPAホモログMUS-43及びREV7ホモログMUS-26の二つの経路で主に機能することが示された。そのため，二つの経路に関するSNM1Aの機能分離変異株の取得を試みた。SNM1Aのドメイン解析を行ったところ，PIP-box (PCNA-interacting peptide-box) 及びUBZ (Ubiquitin-binding zinc-finger) ドメインを持つことが明らかとなった。snm1aのPIP-box変異株のシスプラチン感受性を測定したところ，mus-43欠損との二重変異では感受性が上昇する一方でmus-26欠損との二重変異では感受性が一部抑制された。これらのことから，SNM1AはPCNAとの相互作用を介して二つの経路の選択を行っていることが示唆された。
keywords: DNA修復；SNM1A；アカパンカビ
1D-08
ヒストンH3K4メチル化はPCNAユビキチン化の調節を介してDNA損傷トレランス機構に関与する
*柳澤 健斗[1], 吉原 亮平[1], 畠山 晋[1], 田中 秀逸[1]
[1]埼玉大・院理工
ヒストンH3K4メチル化は遺伝子発現制御に関わることが知られるが、それに加えてDNA損傷応答関連タンパク質の「足場」としての役割が明らかとなりつつある。本発表ではアカパンカビのヒストンH3K4変異株（hH3K4R株）の解析によって示された、DNA損傷トレランス機構へのH3K4メチル化の関与について報告する。hH3K4R株は紫外線に対し感受性を示し、また高い復帰突然変異頻度を示した。さらに紫外線照射後のPCNAユビキチン化レベルが野生株と比較して低いことが明らかとなった。DNA損傷トレランス機構関連遺伝子に注目したエピスタシス解析の結果と合わせて、ヒストンH3K4メチル化とDNA損傷トレランス機構との機能連関について考察する。
keywords: ヒストンH3K4メチル化; DNA損傷トレランス; PCNAユビキチン化
1D-09
マウスゲノムの転写活性領域CSCTの機能解析
吉信公美子, 川下真奈, 瓜生怜華, 平山愛理, 野田大地, 荒木正健, 荒木喜美
熊本大・生命資源
ヒトやマウスのゲノムの半分近くは、LINEやトランスポゾン等の反復配列であることが明らかになったが、ゲノムの全体像は未だ不明なことが多い。我々は、可変型遺伝子トラップ法を開発し、データベースEGTCを公開している。トラップした遺伝子のアノテーションを行う過程において、染色体特異的にクラスターを形成しているトラップ領域 (Chromosome Specific Clustered Trap region ; CSCT) を発見し、CSCT2、CSCT4、CSCT12及びCSCT13と名付けた。また、CSCT内には、主に転写抑制に働くKRAB-ZFP遺伝子が数多く含まれていた。今回、CSCTを欠損したマウスを作製し、その表現型を解析したので報告する。
keywords: 遺伝子トラップ；ゲノム領域；反復配列；ノックアウトマウス
1D-10
動原体タンパク質に依存したセントロメアの位置情報の書き込みメカニズム
＊堀哲也, 曹静暉, 深川竜郎
阪大・生命機能
全ゲノム情報を担う染色体の分配過程において、動原体は重要な役割を持つ構造体である。この動原体が構築されるセントロメアの位置は、CENP-Aヒストンをマーカーとしたエピジェネティックな仕組みで規定されると考えられているが、CENP-Aのクロマチンへの正確な導入とその安定維持を保障する分子メカニズムについては不明な点が多い。本研究では、ニワトリ細胞を用いた細胞遺伝学的な解析から、これまでCENP-Aの下流因子と考えられていた動原体構成タンパク質群（CCAN）が、CENP-Aの取り込み過程で機能する仕組みを見出した。セントロメアの位置を維持する仕組みとその生物学的な重要性について議論したい。
keywords: セントロメア；動原体；エピジェネティクス
1D-11
ヌタウナギの生殖細胞特異的な染色体の進化に関する考察
*長尾康平, 後藤友二, 久保田宗一郎
東邦大・理・生物学
円口類のヌタウナギ（Eptatretus burgeri）は、発生初期に始原体細胞が染色体（DNA）の一部を失い体細胞へ分化する、いわゆる染色体放出を行うことが知られている。これまでのFISH解析により、10種類の縦列型反復配列が8対全ての生殖細胞特異的染色体に座し、その分布パターンは6つに分類されることを明らかにしてきた。今回、ファイバーFISH法による詳細な解析により、異なる種類の反復配列クラスターが互いに隣接して存在していることを明らかにした。また、これらのデータから、本種の生殖細胞特異的な染色体の構造と進化について考察を試みた。
keywords: 染色体放出；ヌタウナギ；反復配列
1D-12
急性の染色体異数性に対する普遍的なミトコンドリア変化と細胞応答経路の解析
*久世陸[1], 大野悠子[2], 細田一史[3], 久保田佳乃[2], 石井浩二郎[1][2]
[1]高知工科大・生命科学, [2]阪大・生命機能, [3]NICT・CiNet
染色体の数は生物種ごとに厳密に規定されている。不均等な染色体分配などによって生じる染色体数の変化は染色体異数性と呼ばれており、染色体異数性は転写の不均衡を介して細胞に悪影響を及ぼすと考えられている。我々は分裂酵母細胞において任意の染色体の異数性を効率的に誘導することができるアッセイを樹立し、染色体異数性に対する細胞応答の解析を行っている。解析の結果、生じたばかりの染色体異数性、つまり急性の染色体異数性ではどの染色体の異数性においても普遍的にミトコンドリア関連遺伝子の発現やその形態に変化が生じることを見出した。本発表ではミトコンドリア変化の解析結果に加え、その細胞応答経路に関して議論したい。
keywords: 染色体異数性；ミトコンドリア；分裂酵母
1D-13
Formation of pericentromeric heterochromatin via ZNF518s that link satellite DNA to heterochromatin
*太田信哉
北海道大学 遺伝子病制御研究所 ゲノム医生物学分野
Heterochromatin present at pericentromeric alpha-satellites is essential for proper chromosomal segregation. Here, we demonstrate a novel mechanism by which ZNF518 plays central roles in heterochromatin formation at pericentromeres. We investigate this mechanism by determining the cellular localization of ZNF518, centromeric proteins and heterochromatin factors. The results indicate that the multiple segments within ZNF518 contributes to their interactions with CENP-B, HP1, and G9a histone methyltransferase. This study identifies a novel mechanism underlying pericentromeric heterochromatin formation mediated by the central component ZNF518.
keywords: セントロメア、ヘテロクロマチン
1E-01
IEEがトランスポゼースとともに引き起こすDNA融合の分子機構の解析
*岸野廉[1], 武藤駿太郎[1], 関根靖彦[1]
[1]立教大・理・生命理学
IS-excision enhancer（IEE）は、「IS-excision」だけでなく染色体上のIS隣接領域への外来DNAの融合を引き起こし、新規DNAの獲得によるゲノム進化に寄与すると考えられる。生じた融合体において、ISのinverted repeat（IR）の末端に存在する組換え点の近くにはIRに似た配列が見られたことから、この組換えがトランスポゼースによる2つのIR間での反応であると考えられる。もう一方の組換え点にはmicrohomologyが存在し、この組換えはバクテリアにおいてほとんど報告例の無いmicrohomology-mediated end joining（MMEJ）によるもので、IEEがこれを司っていると予想された。 実際に精製IEEタンパク質はMMEJ活性を示した。
keywords: バクテリア；ゲノム進化；トランスポゾン
1E-02
大腸菌RecNによる核様体の再構築と細胞内局在の観察
*野田俊輔[1], 仁木杏樹[1], 毛谷村賢司[1], 赤沼元気[1], 菱田卓[1]
[1]学習院大大学院・生命科学専攻
大腸菌のSMC（染色体構造維持）様タンパク質であるRecNは、DNA損傷依存的に発現誘導され、RecAと共にDNA相同組換え修復に関与している。これまでの研究から、RecNはDNA二本鎖切断損傷(DSB)が生じた核様体に局在し、核様体の断片化を防ぐ役割を担っていることが示唆されているが、その詳細は不明である。本研究では、RecNをアラビノースで発現誘導できる大腸菌株を作製し、DSB損傷によって核様体が断片化した状態からRecNを発現誘導した際の影響を詳細に解析した。その結果、RecNの発現誘導によって断片化した核様体が元の核様体へと再構築され、それに伴って生存率が回復することが分かった。
keywords: 大腸菌；相同組換え修復；核様体
1E-03
カウロバクター菌の複製ヘリカーゼはDciAによって染色体DNAに装着される
*尾崎省吾[1], 若杉泰敬[1], 片山勉[1]
九州大・薬・分子生物
染色体DNAへの複製ヘリカーゼ装着は複製フォーク形成に不可欠である。大腸菌の場合、DnaBヘリカーゼ装着にはAAA+ ATPaseファミリーに属するDnaCローダーを必要とする。DnaCホモログは大腸菌近縁種にのみ保存され、DnaCを保存していない多くの細菌種には新規複製蛋白質DciAが保存されている。しかし、DciAの染色体複製における役割は不明瞭である。今回我々はカウロバクター菌のDnaB-DciAシステムを解析し、DciAとの結合によるDnaBヘリカーゼの構造変化を介した装着反応の促進が示唆された。その他の結果を総合し、真正細菌の複製ヘリカーゼ装着機構の基本原理について考察したい。
keywords: DNA複製; ヘリカーゼ; 複製フォーク
1E-04
大腸菌染色体の開始複合体における複製ヘリカーゼ装着の多様な分子機構
片山 勉[1], 吉田竜星[1], 鶴田 匠[1], 興梠和真[1], 加生和寿[1], 尾﨑省吾[1]
[1]九州大・院薬・分子生物薬学
染色体DNAの複製開始の分子機構は、細胞周期と連係する高次で動的なものである一方、障害に対する頑強性も備えている。大腸菌の複製起点oriCはDNA開裂領域と複製開始タンパク質DnaAの集合領域からなり、そこで一対のDnaA五量体が形成される。DNA開裂部位に近位のDnaA五量体は、DNA屈曲因子IHFとともにDNA開裂を進め、生じた一本鎖化DUEと結合する。このように一本鎖化DUEが安定化されると複製ヘリカーゼDnaBの装着が可能となる。今回、DNA開裂部位に遠位のDnaA五量体も一本鎖化DUEに結合して一本鎖化領域の拡張と安定化を促し、DnaB装着を促進することが示唆された。遠位のDnaA五量体が欠失した場合は、DUE隣接のATクラスターがDnaB装着を補助できた。
keywords: DNA複製；ヘリカーゼ：大腸菌
1E-05#
複製因子Sld3の自己相互作用の機能解析
*小川志帆, 二宮沙絵, 田中誠司
高知工科大・環境理工・生命科学
DNA複製において、染色体上の複製起点にロードされた２セットの不活性型ヘリカーゼは、様々な複製開始因子の働きかけにより活性型となり、複製起点から両方向にDNA２本鎖を巻き戻す。出芽酵母において、複製開始因子Sld3は、自己相互作用により二量体化するSld7と結合することで、２分子同時に不活性型ヘリカーゼに結合し、２セットのヘリカーゼの同時活性化を促していると考えられている。一方、分裂酵母では、これまでSld7のオーソログの報告はない。我々は、分裂酵母のSld3のN末端部分に自己相互作用ドメインが存在することを見出した。この自己相互作用が複製開始過程で果たす役割について、興味深い解析結果が得られたので報告する。
keywords: DNA複製；二量体形成；分裂酵母
1E-06
DNA複製阻害時のDNA二本鎖切断修復と転写制御機構のインタープレイ
*佐々木真理子, 小林武彦
東京大学・定量生命科学研究所
出芽酵母はリボソームRNA遺伝子（rDNA）を約150コピーもち、全てのコピーが縦列に並んだ巨大クラスターを形成している。また、出芽酵母は、rDNAコピー数変動の誘導と抑制のスイッチを切り換えることによって適正なrDNAコピー数を維持している。rDNA領域ではプログラムされたDNA複製阻害が起こり、DNA二本鎖切断（DSB）が生じる。このDSBの削り込みは通常抑制されているが、この抑制が解除されると相同組換えによるDSB修復が起こりrDNAコピー数が変化しやすくなる。DNA複製阻害点近傍の転写活性がDSBの削り込みを制御することがわかってきたことから、本発表ではDNA複製阻害、DSB修復と転写制御のインタープレイがrDNAコピー数変動を制御する機構について議論したい。
keywords: DNAコピー数変化、DNA複製阻害、相同組換え
1E-07
遺伝子分布・転写機構が複製フォーク動態に及ぼす影響
大学保一[1]，小柳恵理[2]，柿本洋子[2]，南澤宝美后[1]，夏目豊彰[3]，鐘巻将人[3]
[1]公益財団法人がん研究会・がん研究所, [2]東北大・学際科学フロンティア研究所, [3]遺伝研・遺伝メカニズム研究系
現在までに我々はヒト培養細胞HCT116を用いて、リーディング鎖・ラギング鎖合成を担うDNAポリメラーゼの合成領域を全ゲノムに渡りプロファイリングし、各ゲノム領域の複製フォークの動態を定量的に解析する方法を確立した。本発表においては、複製フォークの開始確率・方向性と、遺伝子配向性や遺伝子間距離・密度の関連性を示し、ゲノムDNA上で複製フォークの動態が構成される仕組みを議論する。また、転写が活発な遺伝子領域を進行する複製フォークにおいては、DNAポリメラーゼ機能に変化が生じることが検出され、そのデータをもとに、転写によるゲノム複製への影響がゲノム安定性に及ぼす影響を議論する。
keywords: DNA複製；DNAポリメラーゼ；ゲノム安定性
1E-08
がんで頻発する体細胞性の遺伝子変換(gene conversion)
高橋数冴[1][2], 印南秀樹[2]
[1]東京大学医科学研究所ヒトゲノム解析センター, [2]総合研究大学院大学統合進化科学研究センター
腫瘍抑制遺伝子(TSG)の不活性化はがん化の重要なプロセスである。TSGの不活性化には両方のアレルが不活性化される必要がある。このTSG両アレルの不活性化には、変異のヘテロ接合性の喪失(LOH）が重要な役割を果たしている。これまで欠失や片親性ダイソミーがLOHのメカニズムとして頻繁に起こっていることが知られていたが、短い領域にLOHを引き起こす遺伝子変換(gene conversion)についてはどれほどの頻度で起こっているか知られていなかった。本研究は6000以上のがんサンプルから包括的にLOHを抽出し、遺伝子変換がLOHに大きく貢献し、がん化の重要な機構であることを発見した。
keywords: がんゲノム、遺伝子変換, ヘテロ接合性の喪失
1E-09
細胞老化をもたらすゲノム不安定性の原因の解明
*山室賀知生[1], 小林武彦[2]
[1]東京大・理・生物科学, [2]東京大・定量生命科学研究所
出芽酵母のリボソームRNA遺伝子（rDNA）は反復構造を持ち、複製時にコピー数が頻繁に変化する。これまでrDNAの安定性と寿命の両方に影響を与えるsir2変異株などの研究から、rDNAコピー数の変動（不安定化）が老化を誘導していることが示されている。しかし実際に加齢した細胞で、加齢とゲノムの不安定性の関係はあまり調べられていない。そこで私たちは加齢した細胞を集め、ゲノムの不安定性、それに関わる因子の働きの変化を調べた。その結果、加齢に伴うSir2量の減少からrDNAの不安定化までの経路を解明することができた。現在、Sir2量の減少の原因の解明を試みている。
keywords: 老化；出芽酵母
1E-10
scRNA-seqにおけるサンプルマルチプレックス化のための新規細胞標識法
*杉本道彦[1], 田夛祐喜[1], 七野成之[2], 小屋松冴子[3,4], 妻木範行[3,4], 阿部訓也[1,5]
[1]理研・BRC, [2]東理大・RIBS, [3]京大・CiRA, [4]阪大・医, [5]筑波大・ライフイノベーション
scRNA-seq解析は複雑な細胞集団におけるトランスクリプトームを正確に把握する上で重要な技術であり、ライブラリー調整装置の普及とともに1細胞あたりの解析コストが大幅に削減され、広く利用されるようになった。更に利便性を高めるために、複数サンプルでのscRNA-seqを1回の解析で行うサンプルマルチプレックス化技術が開発され利用できるようになったが、これまでの技術ではいくつもの問題が残っていた。我々は、scRNA-seqのサンプルマルチプレックス化のための、真に普遍的に利用できる低コストな細胞標識法を新たに開発したので報告する。
keywords: scRNA-seq、細胞標識法、技術開発
1E-11
マウス胚におけるchromoanasynthesis様(よう)の複雑な染色体再編成の効率的誘導
*岩田悟[1][2][3][4], 長原美樹[1], 岩本隆司[1][2]
[1]中部大・実験動物教育研究センター, [2]中部大・生命健康科学・生命医科, [3]中部大・応用生物, [4]中部大・AI数理データサイエンスセンター
複数の染色体断端からなる複雑な染色体再編成(Complex Chromosome Rearrangements: CCRs)は、がんや先天性疾患の患者で度々検出される染色体構造異常である。それら疾患の発症機序解明や治療法の開発には適切なモデル動物の樹立が欠かせないが、深刻なゲノム不安定性や細胞死が誘導されるため困難であった。本研究では、ゲノム安定性に寄与するRecQヘリカーゼ遺伝子を破壊すると、メガベース(100万塩基対)単位の染色体逆位やトリプル融合遺伝子を含むchromoanasynthesis様(よう)のCCRsがマウス胚へのゲノム編集により高効率に誘導できることを報告する。
keywords: 染色体再編成; chromoanasynthesis; マウス
1E-12
分裂酵母とヒト間で進化的に保存された未解析必須遺伝子のCRISPRiによるノックダウン
*石川健[1], 副島朗子[1], 齋藤成昭[1]
[1]久留米大・分子生命研・細胞工学
分裂酵母には簡便な条件的遺伝子ノックダウン方法がなかったため、必須遺伝子機能解析が困難であった。そこで、私たちはCRISPR-Cas9を用いた条件的遺伝子ノックダウン方法「CRISPRi」を分裂酵母に応用した（Ishikawa, G3, 2021）。この方法で、分裂酵母とヒト間で保存された全７個の未解析必須遺伝子について、条件的ノックダウン株を作製し形質を観察した。また、ノックダウン効率を向上させるため、分裂酵母用CRISPRiを改良した。これらの成果は、分裂酵母の全遺伝子ノックダウンライブラリ構築の基礎となる。
keywords: CRISPR-Cas9, 必須遺伝子, 分裂酵母
1E-13
水平伝播を利用したDNA導入法
*金子真也[1], 中濱みさ子[1], 相澤康則[1][2]
[1]東工大・生命理工, [2]神奈川県立産業技術総合研究所
前世紀ゲノムは「調べて学ぶ」対象であった。今世紀ゲノム編集技術を用いて「変えて活用できる」ようになり、「デザインして作り出す」時代が到来しつつある。しかしDNAは長くなるほど物理的ダメージを受けやすく、サイズの大きいDNAはピペッティングを伴うin vitro操作には適さない。一方、水平伝播の形態の一つである「形質転換」では細胞外DNAが供与菌の生死を問わず、幅広い宿主間で直接移動する。我々はこの現象に着目し、宿主細胞を溶菌させることで、プラスミドDNAの抽出・精製操作を必要としない形質転換法「溶菌法」を開発した。迅速かつ簡便で、精製操作を必要としない「溶菌法」の汎用性について紹介する。
keywords: horizontal gene transfer, transformation, cell lysis
1E-14
枯草菌を宿主とした接合伝達を活用した遺伝子組換え系の構築
*須田和奏[1], 朝井計[1]
[1]東農大・院・バイオ
有用細菌には形質転換効率が低いために研究や育種が困難な種や株が存在する。自然形質転換能を有し実験室株として広く研究されている枯草菌168株で構築した組換えDNAを、168株を宿主とした接合伝達により移送することでこの課題を解決することを研究の目的とした。接合伝達は、細菌同士が連結しプラスミドDNA等を受け渡す、普遍的な現象である。
接合伝達によるバチルス属間での移送が既知であるpLS20は、特異的なoriTとmobを有するMobilizable plasmidを移送できる。168株に、pLS20とMobilizable plasmid pCJを導入した株を供与菌とし、受容菌へpCJを移送する系を構築した。pCJの異種細菌への伝達性を解析するとともに、相同組換えによって受容菌の遺伝子組換えを行う系の構築に取り組んでいる。
keywords: 枯草菌；接合伝達；遺伝子組換え
2A-01
NGSを用いた線虫の低温耐性における転写伸長因子TCEB-3の責任細胞の解析
*寺西宏顕1, 井関 敏啓1, 高垣菜式1, 水口洋平2, 豊田敦2, 太田茜1,3, 久原篤1,3
1甲南大学大学院自然科学研究科/統合ニューロバイオロジー研究所, 2国立遺伝学研究所, 3PRIME, AMED
温度は生体環境に影響を与える重要なファクターである。本発表では、順遺伝学的解析から見つかった線虫の低温耐性を正に制御する転写伸長因子TCEB-3の解析を報告する。TCEB-3は多くの神経細胞で発現しており、tceb-3変異体の低温耐性異常の回復実験から約130個のニューロンでTCEB-3を変異体に発現させた際に、低温耐性の低下が回復した。しかし、より小数の機能細胞の絞り込みは困難であった。そこで、トランスジェニック回復系統とノックダウン系統のトランスクリプトーム解析から、TCEB-3の機能細胞の同定を目指したため、その現状を報告する。
keywords: 線虫；低温耐性；トランスクリプトーム解析
2A-02
大腸菌リボソームレスキュー因子ArfBによるArfA発現促進機構
*関冬弥, 安田しおり, 阿保達彦
岡山大・院・自然科学
終止コドンを欠いたmRNAの3’末端で停滞したリボソームの蓄積は生育に悪影響を及ぼすため、速やかにレスキューされる必要がある。大腸菌の3つのリボソームレスキュー因子SsrA、ArfA、ArfBのうち、SsrA、ArfA二重欠損が合成致死であることは、リボソームレスキューの重要性を示す。一方、ArfB欠損は特に表現型を示さない。本研究では、ArfBの役割の探索を行なった。ArfAの発現はSsrAによって抑制される。ArfAの発現量を定量的に測定する系を構築し、SsrAの発現を遮断してからのArfAの発現を継時的にモニターしたところ、ArfBがArfAの発現を促進していることを示す結果が得られた。
keywords: リボソームレスキュー；大腸菌
2A-03
ゼニゴケのArfBホモログ
*牧野愛子, 小山巧, 本瀬宏康, 阿保達彦
岡山大・院・自然科学
終止コドンのないmRNAが翻訳されると、リボソームは3’末端で停滞する。リボソームの停滞は細胞にとって好ましくなく，甚だしい場合は死に至る。ArfBはこの停滞したリボソームを解放する因子として、大腸菌で発見された。
ArfBホモログは大腸菌以外にも植物の葉緑体などで発見されている。昨年度の本大会ではゼニゴケのArfBホモログ・MpARFBがリボソームレスキュー活性をもつこと，葉緑体に局在すること，MpARFB欠損が生殖器形成不全を引き起こすことを報告した。ゼニゴケにはMpARFBの他にもArfBホモログが存在する。本発表ではこの因子をクローン化し解析を行った結果を報告する。
keywords: リボソームレスキュー、葉緑体
2A-04
アサガオの葉の側方裂片形成に関わる遺伝子群の解析
*仁田坂英二[1], 宮尾崇矩[2], 星野敦[3], 白澤健太[4], 山田哲也[5]
[1]九州大・院理, [2]九州大・院・システム生命科学, [3]基生研, 総研大・生命科学, [4]かずさDNA研, [5]東京農工大・農
アサガオの野生型は左右に突出した側方裂片（翼片）のある三尖葉であるが、複数の翼片欠損変異体が知られている。それらは、江戸期に起源を持つと思われる丸葉(co)、芋葉(gb)、孔雀(p)、鼻葉(sr)変異体に加え、標準系統から自然突然変異によって見つかった偽鼻葉(srl)や変異原処理によって得られた(td)である。これらの変異体は主要な双子葉モデル植物では知り得ない、葉の側方裂片形成のメカニズムを知る上で有用である。NBRPのゲノム情報等整備プログラムによって100系統以上の全ゲノム配列解読が行われ、変異系統ゲノムの比較によって、翼片形成にはどのような遺伝子が関わっているか明らかになってきた。
keywords: アサガオ；葉形；形態形成
2A-05
シロイヌナズナの低温強光UV-B応答を全て担うシス因子機能ユニット
*三田井香菜[1], 速水菜月[2], 小玉和靖[1], Ezeh Okechukwu Samson[2], 井内聖[3], 山本義治[1][2][4][5]
[1]岐阜大院自然研, [2]岐阜大連農, [3]理研BRC, [4]岐阜大応用生物, [5]理研CSRS
強光、UV-B、及び低温ストレスを受けると数十倍の転写活性化を示す光防御関連遺伝子ELIP2の転写制御メカニズムの研究から、私たちはこれまでにELIP2の環境ストレスによる転写活性化にはプロモーター中のElement AとBは単独では機能せず、両者の組み合わせが必須であること、この二つがあれば全てのストレス応答を再現できること、を明らかにした。現在は単独では機能しない2つの転写制御配列ユニットに含まれるそれぞれのシス配列の働きと相互作用の分子機構を明らかにすることを目的として研究を進めている。今回はElement AとBの組み合わせに対してどちらか一方のエレメントに機能を弱めるような１塩基置換を加えストレス応答性を解析した。解析の結果①Element BだけでなくElement Aもストレスシグナルを受け転写制御していること、②Element Bには一つもしくは少数の転写因子、Element Aには多様な転写因子が結合すること、が示唆された。In vivo及びin vitroの解析によりElement BにはCRY1及びUVR-8よりシグナルを受けるHY5が結合することは同定しているが、Element Aに作用するトランス因子は現在不明である。
keywords: 植物；環境制御；転写応答
2A-06
ペチュニアにおける葯の着色に顕在化する転写因子の機能的冗長性
*𢎭真白[1], 原涼子[1], 金澤章[1]
[1]北海道大・院農
植物色素であるアントシアニンの生合成は、複雑な転写因子ネットワークにより制御されている。この経路で働く転写因子にはR2R3-MYB、bHLH、WDRがあり、ペチュニアにおける葯の着色にはR2R3-MYB転写因子のANTHOCYANIN4 (AN4)が主要な役割を果たす。本研究では、AN4が機能せず葯が着色しない系統に対して、R2R3-MYB転写因子のPURPLE HAZEをコードする遺伝子を導入することにより葯の着色を誘導し、その過程における遺伝子発現の変化を解析すること、ならびに、葯が着色する品種と着色しない品種の間で遺伝子発現の状態を比較することを通して、転写因子の機能的冗長性を明らかにした。
keywords: 植物色素；転写因子ネットワーク
2A-07
アサガオの覆輪に関わる重複変異とRNAサイレンシング
*中川颯也[1][2], 朴慶一[3], 森田裕将[4], 飯田滋[1], 星野敦[1][2]
[1]基生研, [2]総研大・生命科学, [3]嶺南大・園芸生命科学, [4]名城大・農
アサガオ（Ipomoea nil）の覆輪（Margined）変異は、有色の花弁に白い縁取りの覆輪を付与する。覆輪変異体では、花色発現に必要なDFR-B（dihydroflavonol 4-reductase-B）のmRNA蓄積量が覆輪部分で低下していた。また、DFR-Bに由来するsiRNAが変異体の花弁に蓄積し、覆輪部分は着色部分よりも著しく多く蓄積していた。さらに、野生型では1コピーのDFR-Bが、変異体では順方向、逆方向、順方向の順に3コピー並んでいた。以上の結果から、アサガオの覆輪はDFR領域の重複変異に起因するRNAサイレンシングによって形成されることが示唆された。
keywords: アサガオ；重複変異；RNAサイレンシング
2A-08
成長時におけるシロイヌナズナの温度適応の解析とラボデータによるフィールドトランスクリプトーム予測
*速水菜月[1], 草野都[2][3], 圓山恭之進[4], 永野惇[5], 樋口美栄子[2], 花田耕介[6], 松井南[2], 山本義治[1][2]
[1]岐阜大学連合農学研究科, [2]理化学研究所CSRS, [3]筑波大学生命環境科学研究科, [4]国際農林水産業研究センター, [5]龍谷大学農学部, [6]九州工業大学若手フロンティア研究アカデミー
極度の低温や高温ストレスは植物の生存や栽培の可否に関わるため、盛んに研究が行われてきた一方で、成長時の小さな温度変化に対する生理学については注目されてこなかった。しかし、恒温性を持たない植物は外気温の変動に合わせて代謝活性を修正していく必要があり、成長時におけるマイルドな温度変動とそれに対する適応機構は作物の生産性を決定する極めて重要な因子であると我々は考えている。本研究では、4℃〜30℃の温度域における小さな温度変化に対する転写及び代謝のゲノムワイド解析を行なった。またこのマイクロアレイデータを用いて野外植物の転写量予測を試みた。予測の検証には野外で生育するハクサンハタザオのRNA-seqデータを用いた。
keywords: 遺伝子転写予測；トランスクリプトーム；温度適応
2A-09
マウスゲノムにおいて外来遺伝子発現に適した新たなSafe Harborの探索と置換システムの構築
*徳安碧[1], 古畑理樹[1], 吉信公美子[2], 荒木正健[2], 荒木喜美[1]
[1]熊本大・生命資源研究支援センター・疾患モデル分野, [2]熊本大・生命資源研究支援センター・ゲノム機能分野
Safe Harbor部位とは、外来遺伝子を導入した際、不活化を受けることなく安定に発現する部位で、マウスではRosa26、Hprt、Colla1などが利用されている。我々は、遺伝子トラップクローンの解析過程で新たなSafe Harborとして利用できる候補部位を3箇所同定し、実際に外来遺伝子発現に使えるか検討を行った。各部位に、H19インスレーターに挟まれたlox71-PGKneo-loxP-pA-lox2272を相同組換えにより導入、その場所へCre-変異loxによる部位特異的組換えでCAG-EGFPやP0-TdTomatoを挿入した。これらの発現の比較検討結果について報告する。
keywords: Safe Harbor；トランスジェニックマウス；Cre-変異lox部位特異的組換え
2A-10
枯草菌におけるS-アデノシルメチオニン代謝とリボソーム生合成との関連性の解析
*大坂夏木[1], 磯崎龍之介[2], 朝井計[2]
[1]慶應大・先端研, [2]東京農大・バイオ
S-アデノシルメチオニン(SAM)は、メチル化修飾における主要なメチル基供与体である。その標的としては、DNA, RNA, タンパク質、リン脂質などが知られている。こうした種々の生体分子のメチル化修飾に、SAMがどのように分配・消費されているのかはあまり理解されていない。我々の研究から、枯草菌においてrRNAのメチル化修飾が、細胞内におけるSAMの主要な消費先であり、SAM量調節に重要な役割を担っている可能性が見えてきた。また、特定のrRNAメチル化酵素が、SAM消費に大きく関与することを見出した。以上の結果を踏まえ、本大会ではリボソーム生合成におけるSAMの生理的意義について議論したい。
keywords: S-adenosyl methionine(SAM), rRNA methylation, Bacillus subtilis
2A-11#
ショウジョウバエRNAメチル化酵素METTL1はtRNAのm7G修飾を介して精子形成・稔性を制御する
*金子隼也[1][2], 三好啓太[1][2], 近藤周[1,3], 豊田敦[4], 寺内真[5], 野口英樹[5], 齋藤都暁[1][2]
[1]遺伝研・無脊椎, [2]総研大・遺伝学, [3]東工大・先進工・生命システム, [4]遺伝研・比較ゲノム, [5]データサイエンス共同利用基盤（ROIS-DS）
RNA methyltransferase-like 1 (METTL1) is known to induce m7G modification into RNA in eukaryote. To explorer the developmental role of m7G, we generated Drosophila METTL1-KO strain and found the mutant shows male fertility defect. In METTL1-KO, mitotic divisions of germline cells are impaired and no elongated spermatid are observed. Biochemical analyses show METTL1 induces m7G into tRNAs in vitro and in vivo, and regulates expression level of m7G target tRNAs, suggesting that the regulation of tRNA stability by METTL1 links to Drosophila fertility via m7G modification.
keywords: m7G RNA修飾, ショウジョウバエ, 稔性
2A-12
アカパンカビ短寿命変異株senの原因遺伝子の特定
*佐々木猛[2], 田中里沙[2], 吉原亮平[1], 田中秀逸[1], 畠山晋[1]
[1]埼玉大・理, [2]埼玉大・院理工
sen ( senescent )変異株はアカパンカビの近縁種を起源とする短寿命変異株である。MMS感受性とmtDNAの不安定性などの表現型を見いだしつつ、原因遺伝子の特定を目指してきた。次世代シーケンス解析によるSNP情報を利用した連鎖解析によって、22の候補遺伝子に絞り込まれた。これらの中で野生型のNCU01304を含むDNA断片が sen 株のMMS感受性を相補した。加えて、野生株のNCU01304を sen 株由来の配列に置換したところ、 sen 株と一致する表現型を示した為、 sen 株の原因遺伝子はNCU01304であると結論した。このORFはリボヌクレアーゼドメインを有するタンパク質をコードする為、ミトコトンドリアにおけるRNA分解とmtDNA維持機構に関わりがあると予測する。
keywords: アカパンカビ;ミトコンドリアDNA;加齢
2B-01
Stellaはマウス始原生殖細胞のCGメチル化リプログラミングに資する
*歐陽 允健[1], 鳥山 敬祐[1], 井上 梓[2], 中村 肇伸[3], 仲野 徹[4], Yi Zhang[5], 佐々木 裕之[1]
[1]九州大・生医研・エピゲノム [2]理研・IMS・疾患エピゲノム遺伝 [3]長浜バイオ大・エピジェネティック制御 [4]大阪大・病因解析 [5]Dept. Genet, Harvard Med. School
Mouse primordial germ cells (PGCs) undergo passive and active genome-wide demethylation. Stella, a small protein in PGCs and oocytes, interferes with the recruitment of CG methylation maintenance factor Uhrf1 to chromatin in cell lines. Local bisulfite sequencing in PGCs suggests that Stella affects CG methylation.
We here report the genome-wide CG hypermethylation in Stella KO PGCs, especially intergenic retrotransposons. Furthermore, Stella works downstream of Prdm14 (the master regulator of epigenetic reprogramming), but independently of Tet1, in PGCs. Our study reveals a new role for Stella in epigenetic reprogramming of PGC.
keywords: DNAメチル化；エピジェネティックリプログラミング；始原生殖細胞
2B-02
糖尿病モデルマウスの雄性生殖細胞発生過程における DNAメチロームとトランスクリプトームの解析
*大塚大和[1], Beverly Ann G. Boyboy[2], 一柳朋子[3], 一柳健司[4]
[1]名大・院生命農学・動物科学, [2]名大・院生命農学・動物科学, [3]名大・院生命農学・動物科学, [4]名大・院生命農学・動物科学
哺乳類において、ゲノム情報だけでなく、エピゲノム情報も遺伝する可能性が指摘されている。生殖細胞のエピゲノムは発生過程の中でダイナミックに変化するので、この時期の環境によってエピゲノムが変わる可能性がある。糖尿病は体細胞のエピゲノム変化を誘発することが知られているが、エピゲノム変化が生殖細胞でも起こるのか、また、その変化は次世代に遺伝するのかは分かっていない。そこで、糖尿病モデルマウスから雄性生殖細胞を発生ステージごとに回収し、DNAメチロームとトランスクリプトーム解析を行った。どのステージでもトランスクリプトームには変化がない一方、1000個以上の領域でDNAメチル化の顕著な変化があった。
keywords: DNAメチル化；生殖細胞：糖尿病
2B-03
虚血性網膜症におけるエピジェネティックな発現制御機構の解析
*根尾 卓磨[1][2], 中西健悟[1], 高村 佳弘[3], 稲谷 大[3], 沖 昌也[1][4]
[1]福井大・院工・生物化学, [2]JSPS 特別研究員, [3]福井大・医・眼科, [4]福井大・ライフセンター
胎児期に起こる網膜血管の発生は、低酸素刺激に基づくプロセスにより、形態や伸長方向が厳密に制御されている。しかし、糖尿病などの原因から、生後に虚血が生じた場合には、正常な血管の再構築は認められない。我々は、上記の現象が、組織形成と成熟の段階に従ったエピゲノム変化からもたらされる、低酸素応答の多様化によるものと考え、分子メカニズムの解明に挑戦している。本学会では、網膜症モデルマウスを用いた遺伝子発現解析と薬剤投与による関係因子のスクリーニング結果を踏まえて、想定される網膜血管新生制御のモデルを報告する。そのうえで、虚血性疾患におけるエピジェネティック制御の重要性について議論したい。
keywords: 網膜症 ; 血管新生 ; 低酸素応答
2B-04
DUX非依存的な新規2細胞様細胞の可視化による初期発生プログラムの解明
*早川奈緒, 杉山昂太, 吉岡和真, 関由行
関西学院大・理工・生命医化学
ES細胞の培養過程において、２細胞期胚と性質が類似する2細胞様細胞 (2CLC)が転写因子DUX依存的に出現する。一方で、Dux KOマウスは正常に発生するため、in vivoにはDUX非依存的な発生プログラムが存在するが、既存の2CLCを指標とした実験系でアプローチすることは困難である。我々は、転写制御因子CtBP1/2をES細胞でノックアウトすると、2細胞期以降の初期胚で活性化される遺伝子群がＤＵＸ非依存的に活性化されることを突き止めた。現在、CtBP1/2 DKOによってDUX非依存的に活性化される遺伝子群を指標に新規2CLC可視化系の構築を行なっており、最終的にはこの新規2CLCを用いてDUX非依存的な初期発生プログラムの解明を行う。
keywords: ES細胞; 全能性; エピジェネティクス
2B-05
マウス生殖細胞におけるSETDB1欠損によるH3K9me3の欠乏はDNAメチル化に依存せずERVKレトロトランスポゾンを脱抑制させる
*川瀬雅貴[1], 杉本大空[1], 一柳健司[1]
[1]名大・生命農
生殖細胞は次世代にゲノム情報を伝達する唯一の細胞であり，この細胞でのゲノム情報や細胞の品質を維持する機構は，種を存続させる意味で正確に働かなければならない．これらの機構を担う要素に抑制性エピジェネティック修飾があり，特にヒストン修飾H3K9me3はレトロトランスポゾンの制御に重要であると考えられている．しかし，生殖細胞における正確な解析は十分なされていなかった．そこでH3K9me3を入れるSETDB1を欠損させた雄マウスの減数分裂期の細胞を用い，H3K9me3欠乏がどのような影響を及ぼすかを解析した．ここでは，H3K9me3とDNAメチル化，そしてオープンクロマチン状態などの解析から，SETDB1とH3K9me3の役割を議論したい．
keywords: 生殖細胞；エピジェネティクス；レトロトランスポゾン
2B-06
基底状態ES細胞におけるDNA脱メチル化機構の解明
*丸谷美結, 吉岡和真, 森田拓海, 関由行
関西学院大・理工・生命医化学
マウスにおいて、受精直後に雌雄の配偶子由来のDNAのメチル化が脱メチル化を受け、着床期の内部細胞塊では基底レベルまでメチル化レベルが減少する。ES細胞を2i条件で培養することで、in vivoの内部細胞塊と同レベルまでDNAのメチル化が減少し、この系を用いて転写因子PRDM14によるDnmt3の転写抑制がDNA脱メチル化機構の主要経路であることが示されている。
今回我々は、転写因子PRDM14とロイシンリッチリピートタンパク質であるPRAMEファミリーが協調して、UHRF1の分解依存的な経路及び非依存的な経路でDNAの脱メチル化を誘導する新たな経路を同定した。本会では、Prdm14とPRAMEL7を中心とした脱メチル化メカニズムを紹介する。
keywords: DNAメチル化；ES細胞；エピジェネティクス
2B-07
遺伝子様エピゲノムを獲得したトランスポゾンの発現調節機構
*越阪部晃永[1][2][3], 山﨑慈恵[1], Jamge Bhaghyshree[3], 田中祐梨子[1], 小川公美[1], Lorkovic Zdravko[3], Berger Frederic[3], 角谷徹仁[1]
[1]東大・理院・生物科学, [2]JST さきがけ, [3]Gregor Mendel Institute
動植物のゲノムに多数存在するトランスポゾンは、抑制的なエピゲノム修飾を受けて鎮静化されている。一方で、抑制型エピゲノム修飾を失ったトランスポゾンの脱抑制機構については永らく不明であった。
本研究では、トランスポゾン上に特異的に蓄積するヒストンバリアントに着目し、シロイヌナズナ由来のクロマチンリモデリング因子Decrease in DNA Methylation 1 (DDM1)の機能喪失植物体を用いた分子遺伝学・ゲノム生物学的解析を行なった。その結果、DDM1の機能喪失に伴うヒストンバリアントの交換を介して、トランスポゾンが遺伝子様のエピゲノムを獲得して転写調節されることが明らかになった。
keywords: ヒストンバリアント；トランスポゾン；クロマチンリモデリング
2B-08
RNAポリメラーゼII CTDのリン酸化を介した新奇転写共役的H3K4me2脱メチル化機構
*森秀世[1], 大矢恵代[1], 稲垣宗一[1], 角谷徹仁[1]
[1]東大・理・生物科学
遺伝子内部のヒストンH3の4番目のリジンのメチル化(H3K4me)は真核生物の活性遺伝子に普遍的に観察され、その役割や制御が興味深い。私達は機械学習による探索と遺伝学的解析により、シロイヌナズナのH3K4脱メチル化酵素LDL3の機能に必要な因子を選抜した。その結果、転写伸長因子であるPaf1CおよびRNAPⅡリン酸化酵素であるCDKF1がLDL3によるH3K4me2除去に必要であることがわかった。さらに、共免疫沈降法によりLDL3がC末端ドメインのリン酸化されたRNAPⅡと特異的に結合することが明らかになった。これらの結果から、LDL3によるH3K4脱メチル化は転写と共役したRNAPⅡのリン酸化に駆動されると考えられる。転写と共役した遺伝子内修飾制御の生物学的意義について議論したい。
keywords: ヒストン修飾 ; 転写 ; シロイヌナズナ
2B-09
細胞の生存は量子効果に支配されている
*安田 武嗣[1], 中島 菜花子[2], 荻 朋男[3], 谷中 智子[1], 後藤 孝也[4], 田嶋 克史[5]
[1]量研・量子生命, [2]量研・量子医科学, [3]名大・環境医学研, [4]大東文化大・健康科学, [5]山形県立中央病院・血液内科
量子生命科学とは、量子的視点で生命現象を解明する学問である。光合成、磁気感覚、酵素作用などに関して、量子生命科学的解明が試みられていた。酵素作用に関しては、アルコール脱水素酵素の水素に対する酵素化学反応について、水素(H)と重水素(D)の質量の違いによる速度論的同位体効果を指標として、この酵素反応に量子トンネル効果が関わることが示されていた。本研究では、同様の手法で、脱アセチル化、DNA切断、タンパク質切断の酵素化学反応に量子効果が関わることを示した。さらに、量子的研究を遺伝学的、細胞生物学的研究と組み合わせることで、量子効果が細胞の生存に必要な重要な機能に大きな影響を及ぼすことを発見した。
keywords: 量子トンネル効果；DNA相同組換え；転写
2B-10
ヒトとチンパンジーiPS細胞間のエピジェネティック差のゲノム要因
平田真由[1], 一柳朋子[1], 加藤大和[1], 橋本琢磨[1], 新田洋久[1], 仲井理沙子[2], 今村公紀[2], *一柳健司[1]
[1]名古屋大学・院生命農学・動物科学 [2]京都大学・ヒト行動進化研究センター
ヒトとチンパンジーの表現型の違いの中にはエピジェネティックな違いによって生じたものがあると推定される。そこで、ヒトとチンパンジーのiPS細胞のトランスクリプトームとエピゲノムを比較解析した。種特異的H3K4me3領域は転写因子結合モチーフが出現・消失やレトロトランスポゾンの種特異的な挿入によって生み出され、近傍の遺伝子の発現量も変化していた。H3K27me3の種間差については明確なゲノム差との相関が見出せなかった。一方、iPS細胞で見られたエピジェネティック種間差は神経堤細胞のエンハンサー種間差とは相関しておらず、細胞分化過程でのエピゲノム変化プログラムが種間で異なることが示唆された。
keywords: 進化；エピジェネティクス；霊長類
2B-11
GTP 依存的なヘテロクロマチン変動により発現制御されるテロメア近傍遺伝子の１細胞解析
*綾野貴仁[1][2], 沖昌也[1][3]
[1]福井大・院工・生物化学, [2]日本学術振興会・特別研究員, [3]福井大・ライフサイエンスイノベーションセンター
これまでに、一度形成されると安定的に維持されるヘテロクロマチン領域が細胞ごとに変動し、近傍の遺伝子の発現状態を変化させることを明らかにした。しかし、変動のきっかけや、詳細な機構はわかっていない。そこで、変動を引き起こす因子としてGTPに注目し、テロメアサイレンシングの範囲内にあり、GTP生合成に関わる遺伝子IMD2を標的にヘテロクロマチン領域変動の解析を行った。1細胞解析の結果、各細胞でGTP枯渇・減少時の発現状態が異なり、IMD2領域ではGTPに応答してヘテロクロマチン構造が変動することを見出した。
本会では、最新の研究結果をもとに、1細胞解析より明らかとなった、ヘテロクロマチン領域変動機構に関して議論したい。
keywords: 出芽酵母；GTP；一細胞
2B-12
シロイヌナズナのトランスポゾン特異的抑制修飾の確立におけるH2Aバリアントの役割
*小田頌子[1], 富永さやか[1], 竹内峻平[1], 藤泰子[1], 角谷徹仁[1]
[1]東京大・理・生物
トランスポゾン(TE)の多くは潜在的に有害であり、シトシンメチル化などのエピジェネティックな機構により抑制されている。植物における非CG配列のメチル化(mCH)はTEにのみ存在し、その抑制を担っている。私たちの先行研究では、TEにおけるmCHの領域特異的な確立にヒストンH2AバリアントであるH2A.ZとH2A.Wが関与すると示唆された。H2A.Zは遺伝子に、H2A.WはTEに局在している。H2A.ZやH2A.Wが、mCHの領域特異的な確立に寄与する可能性を直接検証するため、各H2Aバリアント変異を用いてmCHの確立動態を調べた。その結果、H2A.Z変異背景ではmCH確立動態への大きな効果、H2A.W変異背景ではその反対の効果が見られた。これは、H2A.Z、H2A.W両方のTE特異的なmCH確立に対する寄与を示す。
keywords: シロイヌナズナ;DNAメチル化;ヒストンバリアント
2B-13
２種のDNAメチル化間のクロストークが植物エピゲノムパターン形成を駆動する
*藤泰子[1], 山崎慈恵[1] , 小田頌子[1], 富永さやか[1], 竹内俊平[1], 角谷徹仁[1]
[1]東大・理・生物科学
トランスポゾン（TE）の抑制にDNAメチル化が重要であることが脊椎動物や植物で示されてきた。植物では、CG配列のメチル化(mCG)に加えて非CG配列もメチル化される（mCH）。mCGとmCHの両方がTE抑制に重要であるが、この両者は独立に維持される。我々は、mCGの確立がmCHで増強されるのに加え、mCHの確立にはmCGが必要であることを見出した。前者がRNAiに依存するのに対して、後者はRNAiに依存しない。さらに、mCHの導入効率はゲノム全体のmCG量と負に相関し、ゲノム内のmCHを一定に保つ効果が観察された。mCGとmCHの間での局所的な相互確立促進と、ゲノム包括的な負の制御が、植物のエピゲノムパターン構築に貢献すると考える。
keywords: DNAメチル化; エピジェネティクス; 植物
2B-14
アブラナ科植物の花粉因子における顕性・潜性遺伝機構の保存性と多様性
*小林利紗[1], 和田七夕子[1], 片岡修[1], 押井夏海[1], 安田晋輔[1], 柴博史[2], 高山誠司[3], 伊藤寿朗[1]
[1]奈良先端大・先端科学技術・バイオ, [2]筑波大・理・生物科学, [3]東京大・農・応用生命科学
アブラナ科の花粉側自家不和合性因子SP11には階層的な顕性・潜性（優性・劣性）遺伝が知られる。私たちはBrassica rapaのSP11の顕性・潜性遺伝制御機構は、顕性側の低分子RNA（sRNA）が配列相同性に基づき、標的配列に抑制的エピゲノム修飾を誘導することを解明し、顕性sRNAと標的間の配列相同性依存モデルを提唱した。アブラナ科の他種のSP11についても顕性sRNAと相同な標的配列を発見し、B. rapaと同様な配列相同性モデルで説明可能なことを示した。本発表では、二種のモデルの共通点（保存性）と相違点（多様性）に着目し、種分化の過程で顕性・潜性遺伝とその制御機構がどのように発展したかについて議論する。
keywords: 自家不和合性、small RNA、エピジェネティクス
2C-01
アカショウジョウバエ低温適応の実験進化学的解析
近藤朋希[1], 小川佳孝[1], 田村珠雲[1], 井手翼[1], *田村浩一郎[1][2]
[1]都立大・院理・生命科学, [2]都立大・生命情報研究センター
アカショウジョウバエは1980年代に熱帯東南アジアから東アジアの温帯に分布を急激に広げ、現在では西日本にも広く生息する。これまでの研究から、本種は低温耐性の向上によって温帯の冷涼な気候に適応したことが分かっている。そこで、日本集団の起源と推定される台湾の集団を元に5実験集団を構築し、低温による人為選択を50世代以上に渡って続けたところ、全ての集団で低温耐性が大きく向上した。pool-seqによってゲノム全体のSNP頻度の経時的変化を調べたところ、5実験集団で共通した変化が検出された。主成分分析によって、それらは第2主成分として台湾集団と日本集団の間の差異の15%を説明することが分かった。
keywords: 低温耐性；低温順化；適応進化
2C-02
アカショウジョウバエの人為選択集団における低温耐性と代謝の関連
*井手翼[1], 田村珠雲[1], 田村浩一郎[1][2]
[1]都立大・院理・生命科学, [2]都立大・生命情報研究センター
元来熱帯に分布していたアカショウジョウバエは、1980年代に分布を温帯に拡大した。本種の分布拡大に伴って低温耐性が向上し代謝も増加したことも分かっている。そこで、本種の低温適応進化における代謝の関与を調べるため、低温による人為選択で低温耐性が向上した実験集団を用い、人為選択による低温耐性向上の詳細と代謝率との関連を調べた。その結果、人為選択の効果は低温耐性を向上させたが、同時に低温順化の効果も向上させたこと、低温耐性と代謝率の相関関係はむしろ弱めるはたらきがあることが分かった。これらの結果から、代謝は低温耐性に対し間接的な効果しか及ぼしていないことが示唆された。
keywords: 低温耐性；人為選択；代謝
2C-03
アカショウジョウバエにおける低温選択の世代間効果
* 田村珠雲[1] 井手翼[1] 田村浩一郎[1][2]
[1]都立大院・理・生命科学, [2]都立大・生命情報研究センター
アカショウジョウバエの熱帯から温帯への分布拡大では、低温順化による低温耐性の向上の重要性がわかっている。そこで、日本の集団が由来した台湾の集団を元に実験集団を構築し、低温による人為選択を行った結果、低温耐性は向上したが、生き残った成虫から生まれる次世代の成虫の数は減少した。本研究では、低温選択が生殖細胞やその発生に与えた効果を明らかにするため、人為選択集団とそこから確立した単一雌系統を用い、低温処理後の成虫の産卵数、成虫の個体数を測定し、台湾由来の系統と比較した。その結果、低温処理は、発生過程において致死や遅延を生じさせるが、人為選択はそれらを緩和する方向に作用したことが示唆された。
keywords: 低温耐性；人為選択；適応進化
2C-04
アカショウジョウバエ自然集団の低温耐性獲得に伴うゲノムの経年変化
上岡瑠奈[１], 小川佳孝[１], 田村浩一郎[1],[2]
[1]都立大・院理・生命科学, [2]都立大・生命情報センター
アカショウジョウバエは、元来熱帯の東南アジアに分布していたが、1980年代から分布域を拡大し、現在では温帯の西日本でも生息が確認されており、この日本集団は台湾に由来したと考えられている。先行研究により、実験集団を用いて低温による人為選択を継代的に続けた結果、低温耐性が大幅に向上した。そこで、実験集団で生じたような低温耐性の獲得が実際の自然集団でも起こったどうかを検証するため、2016年に採集された台湾の集団と1991年、2011年、2020年に採集された日本の集団について、Pool-seqを用いて全ゲノム配列を決定し、日本の自然集団の遺伝的構成が過去30年間にどのように変化してきたかをSNPの頻度によって調べた。
keywords: pool-seq；分布拡大；適応進化
2C-05
アカショウジョウバエの低温耐性獲得におけるエピジェネティック効果の検証
小林ちひろ[1], 田村浩一郎[1][2]
[1]東京都立大・院理・生命科学, [2]東京都立大・生命情報研究センター
キイロショウジョウバエでは、親が受けたストレスにより、子孫にエピジェネティクな効果が生じることが知られている。一方、アカショウジョウバエは、熱帯東南アジアから西日本を含む温帯への分布拡大に伴い低温耐性が向上したことや、人為選択を継代的に行ったところ低温耐性が向上することを、我々は明らかにしてきた。そこで本研究では、本種の低温耐性向上の要因の一つとしてエピジェネティクスの可能性を考え、低温ストレスの表現型への継代的影響を調べた。人為選択により低温耐性が向上した進化実験集団で、低温ストレス後の生存率と次世代の数を継代的に測定したが、顕著な変化は見られずエピジェネティク効果は見いだせなかった。
keywords: 集団遺伝学、エピジェネティクス、アカショウジョウバエ
2C-06
マダガスカル産野生ハツカネズミの全ゲノム配列を用いた遺伝的背景の解明
*藤原一道[1], Marie C. Ranorosoa[2], 大舘智志[3,4], 新井智[5], 佐久間有希[4], 鈴木仁[4], 長田直樹[1]
[1]北海道大・情報科学, [2]Université d'Antananarivo・Ecole supérieur des Sciences Agronomiques, [3]北海道大・低温科学, [4]北海道大・環境科学, [5]国立感染症研究所・感染症疫学センター
マダガスカル島に生息するハツカネズミ(Mus musculus)は、形態ではdomesticus亜種に似ている一方、マイクロサテライトの遺伝子型ではcastaneus亜種に分類され、ミトコンドリアの解析ではgentilulus亜種に属することが示されており、その遺伝的背景は不明である。本研究では、マダガスカル島で捕獲されたハツカネズミ5匹の全ゲノム配列解析を行った。これらのサンプルはcastaneus亜種の遺伝的要素が最も強いが、domesticus亜種の遺伝的要素ももっていることがわかった。また、約3,000年前にボトルネックを経験しており、ヒトの移動と関係している可能性が示唆された。
keywords: ハツカネズミ ; 全ゲノム配列 ; 集団遺伝学
2C-07
RAD-seqと全ゲノムデータに基づく広範な地域のヒョウタンの地理的分岐モデルを推定する集団遺伝解析
*渡部大[1], 長田直樹[1], 湯浅浩史[2], 遠藤俊徳[1]
[1]北大・情, [2]進化生物学研究所
ヒョウタンの集団ゲノム解析は、コーカサスや地中海など東アジア・アフリカ地域外を対象とした系統解析は今のところされていない。本研究においては、32カ国のサンプルを用いて、RAD-seqとwhole genome dataに基づいた解析を行った。結果として、Neighbour-Net treeは東/東南アジアとアフリカを両端に形成し、アジア寄りの中間付近から中央アジア、地中海、コーカサス、中米地域のサンプルの枝が分岐した。このことから、ヒョウタンが東/東南アジアに到達する途中でこれらの地域で拡散し分岐した可能性を示した。またこの結果はPCAの結果と一致した。
keywords: ヒョウタン 集団遺伝
2C-08#
種内ゲノム比較から現れる適応進化
小林一三[1]
[1]法政大学マイクロ・ナノテクノロジー研究センター
タンパクの種内進化は中立説に従い、適応的な変異はごく稀にしか見られない。高く細かい相互相同組換えを示すピロリ菌について，ゲノムを配列共有で分集団に分け，それぞれに高度に特異的なゲノム配列変化を検索した。ほとんど全てが、ホスト相互作用に関するタンパク（病原因子などホスト相互作用プロパー，外膜タンパク，トランスポーター，ミクロ栄養物合成）にあり，しかも，驚いたことに，機能に重要なアミノ酸を置き換えていた。ホスト相互作用タンパクの適応的変異を含む相同組換えが，連鎖SNPをバラバラにし適応的変異の選択をもたらす過程が、集団の適応的分化を進めると考えられる。このゲノム進化の素過程は、中立説のイメージから大きく乖離する。
keywords: 適応進化，多ゲノム比較，相同組換え
2C-09#
乳糖分解酵素に働く自然選択とヒトの移動
＊颯田葉子[1]
[1] 総研大・先導科学・生命共生体進化学
出アフリカ以後、現生人類は多様な環境に適応するとともに、地域特異的な文化を発展させた。乳糖分解酵素遺伝子や統合失調症関連遺伝子に見られるように、自ら生み出した文化という「環境」は、自然選択の新たな原因となり、類例を見ない進化をヒトゲノムに引き起こした。ゲノムに刻まれた自然選択のシグナルから、”文化駆動的な進化“の具体的な様相を探れる可能性を示している。本講演では”文化駆動的な進化”の例として「乳糖耐性」を取り上げ、自然選択を検出する方法とそれを利用したヨーロッパにおけるヒトの移動と乳糖分解酵素に働いた自然選択の関連を紹介する。
keywords: 乳糖分解酵素；ヨーロッパ；ヤムナヤ
2C-10
自然選択の検出力の評価
＊田中智崇[1], 手島康介[2]
[1]九州大学システム生命科学府, [2]九州大学理学研究院生物科学部門
自然選択は現在のゲノムにその痕跡を残す。他方でアレルの誕生年代・集団動態・選択のタイミングなどの要因も多様性パターンに影響を与える。自然選択検出法の効率はこれら選択以外の要因にも応じて変動するはずだが、これら要因と検出力の関係の理解は十分とは言えない。本研究ではさまざまな条件下で検出力を評価し、観測できる自然選択の条件を明確にすることを試みた。その結果、高い検出効率を示す条件は非常に限定的であり、発生した自然選択のごく一部しか観測できていない可能性があることが明らかとなった。このことは、包括的な進化メカニズムの理解には自然選択の検出効率を考慮した議論が不可欠であることを示している。
keywords: 集団遺伝学、自然選択、検出力
2C-11
温度馴化を制御する脳腸連関を司る全身周回性の神経サーキット
*本村晴佳[1],[2], 村上 一寿[1], 五百藏誠[1], 久原篤[1],[2],[3], 太田茜[1],[2],[3]
[1]甲南大・院自然, [2]甲南大・統合ニューロバイオロジー研, [3]PRIME, AMED
線虫C. エレガンスは温度変化に馴化する。本発表では、全身を周回する新規の神経回路が、脳腸連関を駆動し、個体の温度馴化を制御することを紹介する(Motomura et al., PNAS, in press)。環境温度が変化すると、温度情報が頭部の温度受容ニューロンで受容され、頭部→尾部→頭部と全身を周回する神経回路を活性化し、頭部の介在ニューロンからの神経ホルモンFLP-7の分泌を促す。FLP-7は腸の受容体で受容され、腸内リパーゼを活性化し、腸の脂質量の変化を引き起こすことで、個体の温度馴化を調整する。以上の結果から、動物の温度馴化における新規解析モデルが提示された。
keywords: 温度馴化 ; 神経回路 ； 脂質分解
2C-12#
線虫C. elegansの低温馴化多様性を生み出す酸素と二酸化炭素応答性の神経回路
*岡畑美咲[1], 吉名佐和子[2], 水口洋平[3], 豊田敦[3], 三谷昌平[2], 三浦徹[1], 太田茜[1], 久原篤[1, 4]
[1]甲南大・統合ニューロバイオロジー研究所, [2]東京女子医大・医, [3]国立遺伝学研究所, [4]PRIME, AMED
動物の温度馴化の多様性の理解を目指し、産地の異なる線虫多型株の温度馴化を測定した。その結果、ハワイ株は新しい温度に馴れるのが遅く、オーストラリア株は早かった。この原因遺伝子として VH15N14R.1を同定した。VH15N14R.1は酸素と二酸化炭素を受容する頭部のBAGニューロンで発現していた。BAGはADL温度受容ニューロンと局所回路を構築し、高酸素･二酸化炭素濃度で飼育された多型株ではADLの温度応答性に多様性がみられた。つまり、環境の酸素と二酸化炭素が温度受容ニューロンに影響を与え、個体の温度馴化の多様性が生み出されることが示唆された。
keywords: C. elegans, Temperature, Diversity
2C-13
ahl3およびahl10遺伝子座は日本産野生マウス由来MSM系統の加齢性難聴抵抗性に関与する
*安田俊平[1], 宮坂勇輝[2], 侯雪含[1], 小原央[1], 設楽浩志[3], 関優太[1], 松岡邦枝[1], 髙橋あい[1], 若井恵里[4], 日比野浩[4], 高田豊行[5], 城石俊彦[5], 木南凌[6], 吉川欣亮[1]
[1]都医学研・難聴, [2]名古屋大・医・実験動物, [3]都医学研・基盤技術, [4]大阪大・医・統合薬理, [5]理研・バイオリソース, [6]新潟大・医歯
日本産野生マウス由来の近交系MSM/Ms（MSM）系統は、加齢性難聴（ARHL）に対する発症抵抗性を示す。MSM系統のARHL抵抗性の一つの遺伝的要因は17番染色体のahl3遺伝子座に存在することが示唆されている。本研究ではARHLを発症するC57BL/6J（B6）系統のahl3遺伝子座をMSM由来のゲノムに置換したマウスを作製し、聴力表現型を解析した結果、このマウスでは中高音域のARHL発症時期の遅延が認められた。また、本研究では、MSMのARHL発症抵抗性に関与する新たな遺伝子座、ahl10を12番染色体に同定した。B6マウスにおいて、この遺伝子座をMSM由来のゲノムに置換したマウスを作製し、解析した結果、このマウスでは特に高音域のARHL進行遅延が認められた。
keywords: マウス；加齢性難聴；MSM/Ms系統
2D-01
コムギの配偶子致死遺伝子による染色体切断機構の解明に向けたトランスクリプトーム解析
*山森晃一[1], 橋本亜美[1], 上垣祐[1], 村田和樹[1], 那須田周平[1]
[1]京大・院・農
配偶子致死（gametocidal; Gc）遺伝子をヘミで持つパンコムギ系統では、雌雄の配偶子形成過程で同遺伝子を持たない配偶体に染色体切断が誘導され半不稔となる。Gc遺伝子による染色体切断の分子機構の多くは未解明である。本研究では、コムギ近縁野生種Aegilops sharonensisに由来するGc2遺伝子の作用機序を解明するため、減数分裂後の6つの発達ステージにある葯でRNA-seq解析を行った。解析にはパンコムギ品種Chinese Springの遺伝背景に、Gc2をヌル、ヘミ、ホモでもつ３系統を供試した。ゲノムワイドな発現変動解析から、染色体切断に関わる分子機構について推測する。
keywords: 配偶子致死；RNA-seq；パンコムギ
2D-02
両方向的DSB末端単鎖化のRad50による制御機構の解析
*玉井 智貴[1], Katsunori Sugimoto[2], Petr Cejka[4], 篠原美紀[1][3]
[1]近畿大学・院農・バイオサイエンス，[2]New Jersey Medical School, Rutgers, The State University of New Jersey, [3]近畿大学・アグリ技研, [4]IRB Università della Svizzera italiana, Switzerland
出芽酵母Rad50はSMC様タンパク質でMRX複合体因子である。Rad50はDNA二本鎖切断(DSB)修復において、末端の単鎖化に必須である。DSB末端の単鎖化はエンドヌクレアーゼ活性によって開始し、両方向のエキソヌクレアーゼ活性によって拡張される。Mre11とRad51の局在と、DSB末端の構造解析により、DSB末端の単鎖化に欠損を示す既知の変異株rad50Sでは、エンド活性に欠損を持つことが改めて示された。一方、新規変異株rad50-47では、エンド活性は正常に機能するが、3’→5’エキソ活性に欠損を持つことから、エンドから3’→5’エキソ活性への転換の制御にもRad50が関わっていることが示唆された。
keywords: DSB修復；Rad50；出芽酵母
2D-03
減数分裂期染色体因子Zip3のC末端領域の新規機能解析
吉村慧[1], 関温子[1], 林原加代子[2], *篠原美紀[1][2][3]
[1]近畿大・農・生物機能, [2]大阪大・蛋白研, [3]近畿大・アグリ技研
減数分裂期における交差型組換えの制御に重要な染色体構造因子Zip3は482アミノ酸からなり、N末端領域のRing-fingerはZip3の染色体上の局在に必須である。一方で機能未知のC末端領域の欠失は、染色体上局在は保ったままzip3欠失株と同様に組換え欠損を示す。このことからZip3のC末端領域に他の機能因子との相互作用部位があることが示唆された。様々なC末端領域を欠くzip3変異株を作成し、Zip3およびMsh5のクロマチン上への局在を解析したところ、zip31-357でZip3の局在は野生株と同様であったが、Msh5の局在は著しく減少した。一方でzip31-460ではMsh5局在に影響は見られなかった。これらの結果からMsh5のクロマチン局在にZip3C末端の358-459の領域が必要であることがわかった。
keywords: 組換え：減数分裂期：染色体構造
2D-04#
線虫の染色体対合異常による新規な交差形成制御機構
*山本 航暉[1], 南 寛仁[2], 齋藤 貴宗[3]
[1.2.3]近畿大・生物理工・遺伝子工学
交差は第1減数分裂前期における相同染色体の正確な分配に必須であり、そのエラーは配偶子の異数性を引き起こす。線虫では、交差は相同染色体対あたり1回に限定され、交差指定因子COSA-1でマークされる。本研究ではCOSA-1の定量によって性染色体の対合異常を起こす変異体で二重交差が形成されうる事、この変異体に乳癌原因遺伝子brc-1の変異を導入した線虫では二重交差の頻度が上昇する事が確認された。これらの結果は非対合染色体の存在が他の染色体での二重交差を誘導し、余剰交差の多くはBRC-1によって抑制されるという新規の交差制御機構が存在する事を示唆している。
keywords: 減数分裂:DNA相同組換え:C.elegans
2D-05
平板培養時に高頻度で生じる植物病原糸状菌イネいもち病菌 (Pyricularia oryzae) の雌性不稔化
喜多光徹[1], 内田百岳[1], 寺岡徹[2], 有江力[2], 荒添貴之[1], 鎌倉高志[1]
[1]東理大院・理工・応用生物科学, [2]農工大・農・応用生物科学
イネに重要病害を引き起こすイネいもち病菌では、本病原菌の発生源とされる一部の地域を除き、多くの圃場分離株が有性器官を形成できない雌性不稔性を示す。いもち病菌の雌性は病原菌としての進化の過程で失われていく可能性も考えられる。我々は稔性株の長期単独培養により視覚的に判別可能な菌叢形態の変化が生じること、これらの形態変化と交配能に相関がみられること、形態変化は継代培養レベルでは不可逆的であることを見出した。雌性不稔性株と稔性株との交配後代株では、稔性型：雌性不稔性型の分離比がおよそ1:1または3:1となる傾向が見られたことから、培養条件下で生じる雌性不稔化は遺伝的要因により引き起こされることが示唆された。
keywords: 糸状菌、交配、不稔化
2D-06
アサガオの体軸形成に関与する乱菊(PY)遺伝子の機能解析
*光永大晟[1], 宮尾崇矩[1], 仁田坂英二[2]
[1]九州大・院・システム生命科学, [2]九州大・院理
アサガオのpy (polymorphic; 乱菊) 変異は、花弁や本葉・子葉の裂片数の増加や変形などの形質が現れる。また、py変異は既知の体軸関連遺伝子との二重変異体では表現型が亢進される。野生型との全ゲノム比較等によりPY遺伝子を同定した。PYはシロイヌナズナのJAG、トマトのLYR等のオーソログであり、これらの変異体との類似性も見られるが、子葉が分岐するなどpy変異特異的な表現型も見られる。py変異には計4つのアレルがあり、1つは塩基の挿入、他３つはトランスポゾン挿入が変異の原因である。各アレルの表現型の強度と転写産物量や変異部位の解析結果は概ね一致していたが子葉の表現型は一致していなかった。
keywords: 体軸形成；転写因子；遺伝子間相互作用
2D-07
アサガオの葉の側方裂片形成と花器官形成に影響を与えるPEAR遺伝子の機能解析
*勝矢翔真[1], 星野敦[2], 白澤健太[3], 仁田坂英二[4]
[1]九州大・院・システム生命科学, [2]基生研, 総研大・生命科学, [3]かずさDNA研, [4]九州大・院理
アサガオでは、本葉の側方裂片が欠損し、花糸が途中で分離して花弁化するなどの表現型を示すpear変異が知られている。pear変異には2つのアレルがあり、それぞれ、コーディング領域の欠失とイントロンへのトランスポゾン挿入が変異の原因であることが確かめられた。PEAR遺伝子は転写因子のMYB117をコードしており、茎頂分裂組織や若い蕾において強く発現していた。PEAR遺伝子はシロイヌナズナのLOF1やトマトのTfのオーソログであることがわかったが、pear変異体では他のオーソログの変異体では報告されていない表現型も観察されるため、MYB117にはまだ明らかにされていない機能が存在すると考えられる。
keywords: アサガオ；形態形成；転写因子
2D-08
線虫近縁種間において初期胚細胞動態の差異をもたらす遺伝的要因の解析
*大村駿[1], 京田耕司[2], 大浪修一[2], 春田奈美[1], 杉本亜砂子[1]
[1]東北大・生命科学研究科・発生ダイナミクス分野, [2]理研・BDR・発生動態研究チーム
生物の形質進化は、遺伝子変化に伴う細胞動態の変化の蓄積によって引き起こされる。本研究では、線虫 C. elegans とその近縁種 C. inopinata の初期胚を比較解析のモデルとし、近縁種間において細胞動態の変化を引き起こす遺伝的要因を明らかにすることを目指した。ライブ観察の結果、2種の胚における第一分裂はいずれもサイズの異なる娘細胞を生み出す非対称分裂であったが、微小管が関与する細胞内動態に様々な差異が存在した。さらに、遺伝子機能阻害実験から、微小管脱重合因子 klp-7 の寄与が2種で異なることが分かった。したがって、2種の初期胚細胞動態の差異は微小管安定性の違いによって引き起こされている可能性があると考えられる。
keywords: 進化発生生物学; 初期胚発生; 線虫
2D-09
ホヤ初期胚における細胞分裂軸制御機構の解析
*照井宙夢, 高鳥直士
東京都立大・理・生命科学
細胞分裂軸の向きを制御することは動物の胚発生に極めて重要である．ホヤでは，4細胞期から8細胞期になる際の細胞分裂軸の傾きが前後非対称な形の胚を作り出す．この細胞分裂軸の向きの制御には，CABに局在するPEMタンパク質が必要であると考えられてきた．PEMは4細胞期で分裂装置の一端を引き寄せることによって細胞分裂軸の向きを制御していると考えられてきたが，この仕組みを示す証拠はこれまでの研究で得られていなかった．本研究では細胞内での分裂装置とPEM/CABの位置関係を４Dで解析し，４細胞期の分裂装置の向きを制御するためには，4細胞期ではなく２細胞期でのPEMの働きが重要であることが示唆された．
keywords: 発生；細胞分裂；ホヤ
2D-10
公開データを用いた種間比較オミクス解析によるクマノミ亜科魚類における両性生殖腺形成の遺伝基盤
*八尾晃史[1], 三浦徹[1]
[1]東大・院理・臨海
オスからメスに性転換するクマノミ亜科魚類では，放卵は行わず放精のみを行う機能的なオスが，卵巣組織・精巣組織の同居した両性生殖腺を保持する．一般に脊椎動物の生殖腺は相互抑制的に働く様々なメス化因子とオス化因子の作用により，卵巣・精巣のいずれか一方に確実に分化することから，その両方の組織が同居する両性生殖腺を形成することは特異的な現象と言える．しかしながら，その遺伝基盤は未解明である．本発表では，公共データベース上に存在するクマノミ亜科魚類のゲノム・トランスクリプトームデータを利用した種間比較解析から明らかにした，両性生殖腺形成の遺伝基盤について報告する．
keywords: ゲノム；トランスクリプトーム；生殖腺
2D-11
古顎類エミューにおける性決定および性分化関連遺伝子の発現解析
*木村優希[1], Matiz Luisa[1], 水島秀成[1][2], 黒岩麻里[1][2]
[1]北大・生命科学, [2]北大・理
鳥類ではZZ/ZW型の性染色体が広く保存されており、その性は、Z染色体上にあるDMRT1の量的雌雄差や、W染色体上の未知の遺伝子により決定するとされる。古顎類エミュー (Dromaius novaehollandiae) は、新顎類と比較してZとW染色体間の分化が進んでおらず、両者の相同性が高いという特徴をもつ。我々はエミューにおける性決定・性分化の分子制御機構を解明するために、DMRT1を含む7種類の性分化関連遺伝子の発現様式を、RT-PCR法やmRNA-seq解析を用いて確認した。また、本種のDMRT1において、スプライシングおよびポリアデニル化による複数のバリアントの存在を明らかにした。
keywords: 鳥類；性染色体；DMRT1
2D-12
アマミトゲネズミ精巣特異的エンハンサーを介してSOX9を制御する転写因子の同定
*光川 祥一朗[1], 水島 秀成[1, 2], 黒岩 麻里[1, 2]
[1]北大･生命科学院, [2]北大･理学研究院
アマミトゲネズミ(Tokudaia osimensis)は有胎盤哺乳類の性決定遺伝子SRYを消失しており、標的遺伝子SOX9の発現制御機構は不明である。本種はSOX9上流にオス特異的な重複をもつため、重複内の精巣特異的エンハンサー(Enh)がSOX9を制御するという独自の性決定様式が予想された。本研究ではEnhと結合する転写因子の同定を目指し、サウスウエスタン法と質量分析法による選別を行い、8つの候補タンパク質に着目した。うち1つのタンパク質がEnhと特異的に結合し、転写因子として働く可能性が示唆された。しかし、培養細胞を用いたルシフェラーゼアッセイでは転写活性上昇は認められず、他の共役因子の存在が考えられた。
keywords: 性決定; SRY; XO
2E-01
マウスゲノムにおいて遺伝子は無いのに遺伝子トラップクローンが集積している領域（TCAA）の機能解析
*荒木 正健[1], 池田 琉那[1], 齋藤 桂花[1], 久場 兼裕[1], 北元 優梨[1], 吉信 公美子[1], 山根 万里子[2,3], 丹羽 仁史[2], 荒木 喜美[1]
[1]熊本大学 生命資源研究・支援センター, [2]熊本大学 発生医学研究所, [3]東京医科歯科大学 難治疾患研究所
我々はデータベースEGTCを公開している。遺伝子トラップクローン（TC）の解析を行う過程において、遺伝子は無いのにTCが集積している領域を発見した。このような領域をTCAA (Trap Clone Accumulated Area)と呼ぶことにする。UCSC Genome Browser (mm9)を用いて、各染色体のTCAAの探索を行った。その結果、マウス染色体全体で1108個のTCAAを同定した。TCAAの生理機能を推定するために、ES細胞におけるRNA-seq、ATAC-seq、及びOct4-ChIP-seqのデータを検討した。その結果、興味深い知見が得られたので報告する。
keywords: マウス；遺伝子トラップ；胚性幹細胞
2E-02
グルタル酸血症２型のモデルマウス作製及び病態解析
*大平恵里花[1], 上戸佳那[1], 吉信公美子[1], 尾池雄一[2], 松本志郎[2], 中村公俊[2], 荒木喜美[1], 荒木正健[1]
[1]熊本大学 生命資源研究・支援センター, [2]熊本大学大学院 生命科学研究部
グルタル酸血症２型とは、ミトコンドリア内の電子伝達フラビンタンパク質（ETF)及びETF脱水素酵素の先天的異常により生じる疾患であり、現在までに有効な治療法の開発や疾患モデル動物の作製は行われていない。臨床像は幅広く、新生児期に発症し早期に死亡する重症例から、乳幼児期に発症する中等度例、成人期に発症する軽症例がある。本研究では、原因遺伝子であるEtfbをトラップし完全欠損させる（Gt/Gt）ことでグルタル酸血症２型モデルマウスを作製し、これは重症例の臨床像を示した。さらに、Gt/+は+/+の半分程度のタンパク発現量を示したことから、軽症型モデルマウスとしての検証を行ったので報告する。
keywords: 疾患モデル；遺伝子トラップ；先天代謝異常
2E-03
RDH11の新規ナンセンス変異を持つ神経および筋肉症状を併発する家族性網膜色素変性症
*比留木成美[1], 三浦史郎[2], 藤下幸穂[2], 柴田弘紀[1]
[1]九州大・生医研・ゲノミクス, [2]愛媛大・医・脳神経内・老年医
Retinitis pigmentosa (RP) is a progressing retinal degenerative disease. We ascertained a Japanese pedigree with three RP siblings complicated with neuromuscular symptoms born to consanguineous parents. By exome sequencing, we identified a novel homozygous nonsense variant in the RDH11 gene. The variant is located within a large uninterrupted homozygous tract due to the consanguineous marriage. We conclude that the RDH11 variant is responsible for the RP complicated with neuromuscular symptoms in the pedigree.
keywords: 網膜色素変性症；近親婚；筋委縮
2E-04
希少未診断疾患イニシアチブで見出された顕性有害効果をもったNSFバリアント
*佐藤 克則[1], 松原 光平[2], 佐貫 理佳子[1][2], 鈴木 寿人[3], 武内 俊樹[4], 小崎 健次郎[3], 高野 敏行[1][2]
[1]京工繊大・応生, [2]京工繊大・ショウジョウバエセンター, [3]慶應大・医・臨床遺伝学センター , [4]慶應大・医・小児科
N-ethylmaleimide sensitive factor (NSF)はSNAPを介して小胞輸送に働くSNARE複合体に結合、ATP活性のエネルギーを使って複合体を乖離、リサイクリングへと導く。希少未診断疾患イニシアチブ（IRUD）でてんかん等の類似の症状を呈する複数の患者にNSFのde novoミスセンス変異が同定された。そこでショウジョウバエをつかって見つかったバリアントの機能評価を行い、すべてのバリアントが顕性の有害効果をもつことを明らかにした。さらに、二重変異体等を用いた救済実験から、症状は似ていても、バリアントの作用機序は異なる可能性があることを示唆するデータを得た。合わせ報告する。
keywords: NSF；てんかん；ショウジョウバエ
2E-05
「遺伝単」（日本遺伝学会・編）で示された用語変更案のその後の推移
池内達郎[1]
[1]元・東京医科歯科大学
2017年に日本遺伝学会で監修した「遺伝単: 遺伝学用語集」（2021年改訂版が発行）では、従来使われてきた幾つかの遺伝学用語の変更案が示された。それらが、最近の教科書や学校教育にどの程度反映されているかについて言及する。一般社会で注目されたのが、「優性、劣性」から「顕性、潜性」への変更であった（「優劣」では誤解の対象となる）。そこで今春から使われている中学理科の教科書を調べたら、「顕性、潜性」の用語でメンデルの遺伝法則が解説されていた。今後「顕性、潜性」は、教育界や一般社会で定着することになるだろう。他に、単数体（旧：半数体）､アレル（旧：対立遺伝子）、色覚多様性（色覚異常に代わる表現）などを取り上げる。
keywords: 遺伝単；用語変更：遺伝学教育
2E-06
わが国における変異体SARSーCoVー2のスパイクタンパクの立体構造の比較
雨宮 三千代
冲中記念成人病研究所
SARS-CoV-2は様々な変異を繰り返し、未だパンデミックの終焉には至らない。本研究では、わが国で感染拡大を引き起こしたアルファ株、デルタ株、オミクロン株のスパイクタンパクについて、BLASTにより武漢株と比較した。それぞれの株は、特有の共通変異をもち、更に、わが国で、新たに変異が追加された。この変異を追うため、MEGAXで分子系統樹を作成した。これらの株の非同義置換のアミノ酸変異には共通性がみられ、614DGは全ての株が有し、501NYと681PHはアルファ株とオミクロン株が、681PRはデルタ株が有していた。点変異、欠失、挿入がスパイクタンパクの立体構造に与える影響を検討するため、SWISS-MODELにより変異体の立体構造を構築し、武漢株と比較した。BA.5は、解析中である。
keywords: SARS-CoV-2:Spike Protein:SWISS-MODEL
2E-07
塩基配列をもとにした植物プロモーターコンテクストの定量と転写開始点予測
平塚柊星[1], 蒔田由布子[2,3], 山本義治[1,2,4]
[1]岐阜大院・自然科学技術, [2]理研・CSRS, [3]前橋工科大・生命情報, [4]岐阜大・応用生物
我々はミドルレンジ（~1 kbp）のプロモーター配列を評価することでプロモーターコンテクストを定量化する方法を開発した。この方法により200bpの幅で転写開始点(TSS）を予測することも可能である。TSS予測はコアプロモーターのタイプ（TATA型、GA型、コアレス型）によらず高い精度で実現できたことから、コア構造に依存しない形での予測／プロモーターコンテクスト評価を確立することができた。また、我々の評価法によりプロモーターの成熟度も見積もることができるのではないかと考えている。
keywords: プロモーターコンテクスト; 転写開始点(TSS); バイオインフォマティクス
2E-08
日本産野生ハツカネズミにおける適応進化にかかわるゲノム領域の探索
*久保俊平[1], 藤原一道[1], 遠藤俊徳[1], 鈴木仁[2], 長田直樹[1]
[1]北大・学情報科学, [2]北大
日本列島に生息するハツカネズミはmusculus (MUS), castaneus (CAS) の2亜種の交雑種と考えられている。本研究ではハツカネズミ163個体の全ゲノムデータを用いて、日本産ハツカネズミ集団において適応的な変異が存在するゲノム領域の候補を、二つの統計的アプローチを用いて探索した。一つはハプロタイプベースの統計量によるゲノムワイドスキャン、もう一つは局所祖先推定を用いてCAS亜種由来のゲノムが偏って存在する領域の推定である。局所祖先推定による解析ではVmn2r67などフェロモンの受容体をコードする遺伝子や嗅覚受容体遺伝子など46個の遺伝子が候補として同定された。
keywords: ハツカネズミ；適応進化；局所祖先推定
2E-09
教師無し説明可能型AIを用いた比較ゲノム解析：ヒトとコウモリゲノムを中心に
*池村淑道[1], 岩﨑裕貴[1], 和田健之介[1], 和田 佳子[1], 阿部貴志[2]
[1]長浜バイオ大学・バイオサイエンス学部, [2]新潟大学・工学部
連続塩基組成は生物種別に明瞭な特徴がありgenome signatureと呼ばれる.ヒトとコウモリゲノム由来の1Mb断片配列について2～6連塩基組成に着目し,一括学習型自己組織化マップを用いた解析を行った. 2～3連のような短い連続塩基においても,ヒトとコウモリの分離は明瞭であり,コウモリ染色体上のテロメア近傍にCGが顕著に集中する構造を見出した(Mb-level CpG islands).6連の場合には生物種別の分離は更に明瞭になる.このような長さの連続塩基は転写因子の結合配列(TFBS)となる例も多い.ヒトのセントロメア近傍のヘテロクロマチン領域に多様なTFBSの集中領域を観察した.
keywords: 機械学習；オリゴヌクレオチド組成；比較ゲノム
2E-10#
教師無し説明可能型AIを用いた昆虫種特異的なゲノムの特徴抽出
澤田 祐衣[1], 嶺井 隆平[1], 田端 裕正[1], 池村 淑道[1], 和田 健之介[1], 和田 佳子[1], *岩﨑 裕貴[1]
[1]長浜バイオ大
昆虫は非常に多様な生物群であり、記載種数は既知の総種数の半分を占める95万種に上り、近縁種間においても形態的に大きな特徴の違いが見られる。本研究では、それぞれの昆虫種に特異的なゲノムの特徴抽出を行うために、教師なし型AIである一括学習型自己組織化マップ(BLSOM) を用いた解析を行った。22種の昆虫のゲノム配列を1Mbごとに断片化し、連続塩基組成、特に縮退5連続塩基組成に基づいたBLSOM解析を実施した。それぞれのゲノム断片は種ごとにクラスターを形成しており、種特異的な連続塩基組成を持つことが見られた。これらの特徴は昆虫種の多様性を理解するための重要な手かがりになると期待できる。
keywords: 昆虫ゲノム; Genome signature; AI
2E-11#
ヒト遺伝子発現制御のインシュレータ機能に関わる転写因子の予測と発見
*大里直樹[1], 浜田道昭[2]
[1]早大・理工総研, [2]早大・先進理工・電生
クロマチン相互作用やインシュレータ機能に関わるタンパク質として、脊椎動物では転写因子CTCFが中心的であるが、他のタンパク質の関わりはよくわかっていない。本研究ではエンハンサーと遺伝子の相互作用のインシュレータ（仕切り）機能に関わる転写因子を網羅的に予測する深層学習の手法を開発した。意外にもヒト線維芽細胞で98の転写因子が予測されたが、論文を検索し、CTCFを含む23の転写因子がインシュレータ機能と関わることが明らかとなった。大部分はCTCFと関連し機能するが、MAZは独立してインシュレータ機能をもつことが近年報告された。本研究から転写因子や遺伝子発現制御の新しい機能の解明が期待される。
keywords: 転写制御 ; エンハンサー・遺伝子相互作用 ; インシュレータ
P-01
大腸菌Rcsシグナル伝達系を担うタンパク質間のin vitro相互作用解析
*石崎裕介[1], 松岡聡[1]
[1]埼玉大・大学院・理工・生命科学
大腸菌におけるストレス応答経路の1つに二成分制御系であるRcs 系がある。Rcs 系は複数の膜タンパク質と細胞質タンパク質から構成されている。本研究では、Rcs系を構成するタンパク質間の相互作用解析を行なった。実験手法として、BACTH 法によるβ-galactosidase活性の値を用いて評価した。結果は、RcsCとRcsD・RcsB、RcsDとRcsB、YrfFとRcsC・RcsDの組み合わせではストレス条件下で活性が上昇した。遺伝学的には YrfF は RcsCに、RcsBはRcsDと相互作用すると考えられていたが、本研究の結果から YrfFとRcsBはRcsCとRcsDのどちらとも相互作用するという可能性が新たに示唆された。現在はRcsFに焦点を当て、各タンパク質を精製しin vitroにてリン酸基転移の有無から各タンパク質間の相互作用解析を行なっている。
keywords: 大腸菌; ストレス応答; タンパク質発現
P-02
枯草菌SigXの活性化機構の解析
*上田聖 [1], 松岡聡 [1]
[1]埼玉大学大学院・理工学
細菌の外部ストレスに適応する仕組みのひとつとしてECFシグマ因子がある。枯草菌ECFシグマ因子はそれぞれのアンチシグマ因子に抑制されており、膜タンパク質アンチシグマ因子がRIP経路の二段階の反応で分解されることで活性化する。ECFシグマ因子の中でもSigXとそのアンチシグマ因子であるRsiXに着目した。SigXは細胞壁合成阻害やカチオン性抗菌ペプチドによるストレスで活性化され、SigXはRIP経路以外の経路によっても活性化される事が示唆されている。本研究では、SigXの活性化機構を解明する事を目的にSigXのアンチシグマ因子RsiXの分解を行うRsiX制御候補遺伝子のスクリーニングを行い、RsiXを制御している可能性がある遺伝子群を同定した。
keywords: 枯草菌; ECFシグマ因子; 解析
P-03
枯草菌sigIの転写制御における リポテイコ酸合成酵素の相互作用解析
*島田柚樹[1], 髙橋直生[1], 松岡聡[1]
[1]埼玉大大学院・理工・生命科学
SigIは枯草菌のシグマ因子であり、アンチシグマ因子RsgIや枯草菌の二成分制御系であるWalRKの制御を受けて細胞壁の恒常性に関与している。枯草菌は4つのリポテイコ酸(LTA)合成酵素遺伝子ltaS、yqgS、yvgJ、yfnIを持っているがyfnIを破壊した株でのみsigIプロモーター活性が半分に低下した。本研究はsigIの転写制御にYfnIがどう関わっているのかの解析を目的とした。BACTH法を用いた相互作用解析を行い、４つのLTA合成酵素とWalK、RsgIの相互作用を評価した結果、WalKとYfnIの間で相互作用を確認した。この結果からYfnIはWalKによるWalRのリン酸化を促進することでWalKRによるSigIの正の制御を介してSigI制御に関与していると考察した。今後は枯草菌細胞内でのYfnI、WalKの局在や相互作用について解析する。
keywords: リポテイコ酸; シグマ因子; 枯草菌
P-04
大腸菌リボソーム再生因子（RRF）の温度感受性変異から生じた復帰変異株の機能解析
*山﨑のどか[1], 竹本訓彦[2], 梶昭[3], Sing Ying Wong[4], 林宣宏[4], 関根靖彦[1]
[1]立教大・理・生命理学, [2]国立国際医療研究センター, [3]ペンシルベニア大, [4]東工大・生命理工
リボソームリサイクリング因子(RRF)はタンパク質生合成においてリボソームをmRNAから解離し、リボソームの再利用に必須の因子であり、その遺伝子(frr)は大腸菌の生育に必須である。染色体上のfrr遺伝子が破壊され、温度感受性frr遺伝子を持つ大腸菌の生育は高温感受性を示すが、高温でコロニーを形成する復帰変異株が複数得られた(Janosi. et al.,2000)。これらのうち、染色体上の遺伝子に変異が生じた株についてその変異点を決定した。本発表では復帰の原因遺伝子とRRFとの関係についての解析結果、および、温度感受性株の性質に関する解析結果を報告する。
keywords: 翻訳; リボソーム; 大腸菌
P-05
ヒトHCT116細胞における各DNAメチル基転移酵素の欠失
*伊志嶺桃佳 [1], 赤瀬太地 [1], 大野知幸[1], 相澤康則 [1][2]
[1]東京工業大学・生命理工学院, [2]神奈川県立産業技術総合研究所
哺乳類ではDNMT1、DNMT3A、DNMT3BというDNAメチル基転移酵素（DNMT）によりCpGメチル化が起こる。DNMT機能喪失解析では一般に、ゲノム編集によるフレームシフト変異が行われているが、この手法では一部配列を保持したDNMTの発現が懸念されるため、最大115kbものDNMT遺伝子全領域を欠失する手法が求められる。本研究では、数百塩基対のゲノム領域をアリル特異的に正確にかつ効率よく改変できる当研究室独自の手法を用い、各DNMTの役割の違いを調べるべく、ヒト大腸がん由来細胞HCT116において各DNMT遺伝子領域の欠失を試みている。
keywords: DNAメチル化; ゲノム編集; 遺伝子発現制御
P-06
機能既知のlncRNAがタンパク質をコードしている可能性を検証する
*松本篤樹[1], 赤瀬太地[1][2], 橋本陽太[1], 相澤康則[1][3]
[1]東京工業大学・生命理工学院・生命理工学系, [2]理研・IMS, [3]神奈川県立産業技術総合研究所
長鎖非コードRNA（lncRNA）とはタンパク質をコードしないRNAであり、RNA分子として生体内で機能を発揮している。しかしこれら報告されているlncRNAの中には、のちの研究で、機能性タンパク質を翻訳することが実証された例もある。我々は、このようなコード性と非コード性を兼ね備えたデュアル遺伝子が他にあるかどうかを検証している。これまでに配列保存性の高いORFを持つものを配列解析で絞り込み、49種類のlncRNAを発見した。その中からすでに機能性が報告されているlncRNAを探し出し、その結果得られたlncRNA上のORFにコードされているポリペプチドの細胞内機能性を現在調べている。本発表では最新の研究成果をもとに議論する。
keywords: コード性; lncRNA; 小さなタンパク質
P-07
低線量率の紫外線環境下で働くDNA損傷応答経路の定量的解析
*島田遼 [1], 赤沼元気 [1], 菱田卓 [1]
[1]学習院大大学院・自然科学・生命科学専攻
生物は慢性的な低レベルの紫外線（CLUV）環境に適応するために様々なDNA損傷応答経路を獲得してきた。これらの損傷応答経路は互いに連携することで、損傷量の変化に応じたストレス耐性システムとして機能すると考えられているが、その詳細なメカニズムは不明である。本研究では、CLUV線量率を段階的に調節できる実験系を構築し、野生型細胞及び各損傷応答経路欠損株の生存率や増殖活性に及ぼす影響を調べた。その結果、CLUV環境では、欠損している損傷応答経路によって生存率と増殖活性の関係が大きく変化することがわかった。本大会ではCLUVストレスに対する耐性獲得において各損傷応答経路が果たす役割について議論したい。
keywords: 紫外線; DNA損傷応答; 出芽酵母
P-08
出芽酵母mgs1過剰発現ライブラリーを用いたMgs1の機能解析
*松本彩花 [1], 赤沼元気 [1], 菱田卓 [1]
[1]学習院大大学院・自然科学・生命科学専攻
出芽酵母Mgs1はAAA+ATPaseファミリーに属し、原核生物から高等真核生物まで高度に保存されている。これまでの研究から、Mgs1はDNA損傷応答およびDNA複製に関与することが示唆されているが、具体的な機能は不明である。本研究ではmgs1変異体過剰発現ライブラリーを作製し、解析することでMgs1の機能解明を目指した。DNA損傷チェックポイント欠損株およびDNAポリメラーゼδ(delta)変異株の増殖活性とDNA損傷感受性に影響を及ぼすmgs1変異体の単離を試みた結果、DNA損傷チェックポイント欠損株の増殖活性にのみ影響を及ぼすmgs1変異体を複数単離することに成功した。本大会ではこれらのmgs1変異体の機能解析の結果について報告する。
keywords: DNA損傷; 変異体; 出芽酵母
P-09
枯草菌糖脂質欠損株における細胞膜透過性異常の原因遺伝子の網羅的解析
*岡戸智明[1], 松岡聡[1]
[1]埼玉大学大学院・理工学研究科・生命科学専攻
枯草菌細胞膜には糖脂質が含まれ、糖脂質合成はUgtPタンパク質によって行われる。細胞膜非透過性の核酸染色色素であるPIを枯草菌ugtP欠損株に添加したところ、野生株よりも透過率が上昇することが見いだされた。この原因として、糖脂質欠損によりチャネルタンパク質の機能が変化し、PIを透過しやすくなったと考えられる。本研究では、PI透過性に関与するタンパク質を同定することを目的にスクリーニングを行っている。候補遺伝子400種類の内、現在300種類の遺伝子破壊株で測定した。PIの透過率が野生株と同程度まで回復した遺伝子破壊株は複数存在した。残りの遺伝子破壊株の測定を行い、候補遺伝子の生理的な解析や発現解析を行う予定である。
keywords: 糖脂質; UgtP; 膜輸送体
P-10
シロイヌナズナにおけるNHEJ因子Ku70の局在解析
*大圖美世 [1], 北村智 [3], 柴田晴菜子 [2], 戸田美波子 [2], 島倉柚貴 [1], 畠山晋 [1], 田中秀逸 [1], 吉原亮平 [1]
[1]埼玉大・理, [2]埼玉大・院理工, [3]量研高崎・放射線生物応用
放射線は、重篤なDNA損傷であるDNA二本鎖切断(DSB)を誘発する。高等植物は、動物と比べて放射線に対して耐性を示すことが知られており、この要因の一つとしてDSB修復機構の寄与が考えられる。非相同末端結合(NHEJ)は、高等真核生物の主要なDSB修復経路の一つである。本研究では、高等植物のNHEJによるDSB修復メカニズムを解明するために、まずはシロイヌナズナNHEJ欠損株のDSB誘発因子に対する感受性試験を実施した。さらに、GFP融合Kuタンパク質を内在性プロモーター制御下で発現させるコンストラクトをシロイヌナズナへ導入し、Kuタンパク質の局在解析を行った。
keywords: シロイヌナズナ; Ku70; DSB修復
P-11
早期に菌糸生長を停止させるアカパンカビ変異株ms-1の遺伝学的解析
*島倉柚貴 [1], 北村智 [2], 大圖美世 [1], 畠山晋 [1], 田中秀逸 [1], 吉原亮平 [1]
[1]埼玉大・理, [2]量研高崎・放射線生物応用
ms-1（mutagen sensitive and short lifespan-1）は、野生株と比較して菌糸の生長を早期に停止させるアカパンカビの変異株であり、ヒドロキシ尿素などの変異原に高感受性を示す。これらの表現型の原因は明らかとなっておらず、本研究ではms-1の異常表現型の責任遺伝子を特定することを目的としている。まず、連鎖解析および次世代シーケンスによる全ゲノム配列解析により、SNPが存在する候補遺伝子の絞り込みを行った。さらに野生型の候補遺伝子をms-1に導入し、菌糸生長ならびに変異原感受性を評価することで責任遺伝子の特定を試みた。本発表ではこれらの実験結果について報告する。
keywords: アカパンカビ; 短寿命; mtDNA
P-12
高等植物におけるDSB修復に対するPOLQ遺伝子の寄与
*戸田美波子 [2], 北村智 [3], 柴田晴菜子 [2], 大圖美世 [1], 島倉柚貴 [1], 畠山晋 [1], 田中秀逸 [1], 吉原亮平 [1]
[1]埼玉大・理, [2]埼玉大・院理工, [3]量研高崎・放射線生物応用
DNA二本鎖切断 (DSB)修復機構は生物の生存において重要な機構である。植物におけるalternative end joining (alt-EJ)は、主要DSB修復経路である非相同末端結合 (NHEJ) のバックアップ経路であると考えられている。NHEJはKuタンパク質依存的にDSB末端を結合する修復経路であるのに対して、alt-EJはDNA polymerase theta (POLQ)が主要因子として機能するKu非依存型のDSB修復経路である。
我々は、alt-EJのDSB修復に対する寄与を評価するために、シロイヌナズナpolq欠損株のDSB誘発因子に対する感受性試験を実施した。その結果、成長段階などの条件に応じてalt-EJがNHEJよりも優位にDSB修復に関与したことから、植物においてalt-EJは主要DSB修復経路と同様に重要な経路であることが示唆された。
keywords: シロイヌナズナ; POLQ; alt-EJ
P-13
抗酸化作用酵素Tsa1によるrDNA安定性維持機構の解明
*大平純之[1], 佐々木真理子[2], 小林武彦[2]
[1]東京大学大学院・理学系・生物科学, [2]東京大学・定量生命科学研究所
出芽酵母のリボソームRNA遺伝子(rDNA)は、ゲノム上に縦列に並んだ巨大なクラスターを形成している。rDNAクラスターではコピー数変動が起こりやすいことが知られており、ゲノム不安定化機構やその抑制機構を解明するためのモデル領域である。我々は先行研究において、TSA1遺伝子が欠損するとrDNAコピー数が激しく変動することを明らかにした。抗酸化作用酵素であるTsa1は活性酸素の一種である過酸化水素の除去や、酸化ストレスへの応答に働くペルオキシレドキシンとして知られている。本発表では、tsa1変異体の解析結果を元に、Tsa1がrDNA安定性維持に関与する機構について議論したい。
keywords: 細胞老化; 出芽酵母; リボソームRNA遺伝子
P-14
4.5SHクラスタから転写される新規noncoding RNAの解析
*梅木孔信[1], 中川真一[1], 栗原 美寿々[1]
[1]北大院 薬
哺乳類ゲノムには多数の反復配列が含まれているが、テロメアなど一部の配列を除いて、ほとんどの機能は未知である。本研究では、小型げっ歯類に特異的な巨大タンデムクラスタ配列「4.5SHクラスタ」に着目し、その機能解析を行なっている。この配列は4.2kbからなる1ユニットが200コピー連なった1Mbのゲノム領域からなり、我々の研究より、本配列を欠損したマウスが胎生致死となることが判明している。本研究では、4.5SHクラスタから転写されるnon-coding RNAを解析することで、本配列の初期胚発生過程における生理的機能を明らかにすることを目指す。
keywords: 反復配列; non-cording RNA; マウス
P-15
IEE(IS-excision enhancer)が誘起する縦列反復配列の完全欠失反応に関する解析
*佐倉沙耶香[1], 平野治[1], 岸野廉[1], 武藤駿太郎[1], 関根靖彦[1]
[1]立教大・理・生命理学
縦列反復配列はゲノム上に一般的に存在し、その反復ユニット数は複製時の鋳型鎖と新生鎖のずれ（スリッページ）や不等交差などで増減すると考えられている。しかし、大腸菌のトランスポゾン(IS)の切り出しを引き起こす因子として同定されたIEE（IS-excision enhancer）は縦列反復配列を完全かつ正確に欠失させるというユニークな組換えを誘起するが、組換え機構は明らかになっていない。本発表ではIEEによって欠失するＤＮＡ反復配列の具体例や、この反応に関与するＩＥＥの機能ドメイン（ポリメラーゼ、ATPase、ロイシンジッパー）についての解析結果を報告し、それに基づいた反応モデルを提示する。
keywords: 反復配列; DNA組換え; 大腸菌
P-16
大腸菌IEEタンパク質による生菌数低下の機構の解析
*富田柚香, 岸野廉, 板垣佑弥, 古川浩輝, 関根靖彦
立教大・理・生命理学
IEE(IS excision enhancer)はトランスポゾンの切り出しに必須の因子である。 ieeを発現させると大腸菌の生菌数が低下するが、その機構は不明である。
IEEはプライモソームの構成因子であるPriAと相互作用する。この相互作用が低下する変異 ieeの発現では生菌数低下が緩和したこと、 iee発現細胞はpriA欠損株と似た表現型を示すことから、生菌数低下にはPriAの機能の低下が関与すると考えられる。一方で、PriA非依存的に染色体複製の再開が起こる dnaC809変異株においても生菌数低下が起こることから、PriA非依存的な生菌数低下の経路も存在することが予想される。また、IEEのN末ヘリックスの欠損では生菌数低下が起こらず、生菌数低下にはN末ヘリックスが重要であると考えられる。
keywords: IEE; PriA; プライモソーム;
P-17
染色体複製サイクル再構成系におけるoriC 配列の進化
*宮内 翼, 鈴木 祥太, 末次 正幸
立教大・理・生命理学
生命の進化の特徴は、遺伝情報の変異による多様性構築と、環境に応じて増殖しやすい種が選択されることにある。当研究室では、大腸菌染色体複製サイクルを試験管内で再構成した技術(RCR)を有する。また、複数のDNA断片を相同末端を介して酵素的に連結するRA法も構築しており、RCRと組み合わせることで、複製起点oriCを持つ様々な環状DNAの増幅が可能である。本研究では、oriC配列にランダム変異を導入しRCR増幅能の向上した進化型oriCを選択出来ないか検討した。RCR増幅効率が低下する低温条件において、増幅に改善が見られた産物をNGS解析したところ、oriC配列に再現的な変異箇所が複数見つかった。これらの変異部位がどのように低温増幅に関わるか考察したい。
keywords: DNA複製; oriC; 分子進化
P-18
シロイヌナズナ染色体における遺伝子量補正の調査
*生駒拓也[1], サンジャヤ アルビン[1], 池田 美穂[1], 西嶋 遼[1], 村井耕二[1], 阿部知子[2],
風間裕介[1], [2]
[1]福井県大・生物資源, [2]理研・仁科センター
遺伝子量補正とは、性染色体上の遺伝子のコピー数の雌雄差を補正するために、発現量を 増減させる仕組みのことである。この機構は、一部の生物においては常染色体でもはたらくことが知られており、例えばショウジョウバエの常染色体ではヘテロの欠失が 生じた際にこの機構がはたらいて、ヘテロの欠失を発現レベルで補っている。我々は、重イオンビームで誘発したヘテロの欠失をもつシロイヌナズナ変異体（7系統、合計251遺伝子を欠失）について、RNA-Seqをもちいて遺伝子量補正が生じるか調査した。その結果、91遺伝子が発現しており、そのうちの20％に相当する19遺伝子で遺伝子量補正がはたらくことがわかった。
keywords: シロイヌナズナ; 重イオンビーム; 遺伝子量補正
P-19
シロイヌナズナの新規染色体部分的重複変異体における遺伝子発現変動と クロマチン動態
*杉田和陽 [1], サンジャヤ アルビン [1], 西嶋 遼 [1], 田中 裕之 [2], 伊藤 武彦[2], 村井耕二 [1], 阿部知子 [3], 風間裕介 [1], [3]
[1]福井県大・生物資源, [2]東工大・生命理工学院, [3]理研・仁科センター
逆位や転座、重複などは、生物の種分化、適応、及び進化に関与すると考えられているが、再編成が生じた直後のゲノムへの影響を精査した例は少ない。我々は、シロイヌナズナに重イオンビーム照射し、２番染色体と４番染色体に逆位及び重複をもつAr55 as5を作出した。Ar55 as5変異体では花成が10日ほど遅れ、草丈が15 cmほど長くなっていた。RNA-Seqの解析により、全検出遺伝子18868のうち649遺伝子の発現量が有意に上昇し、そのうち241遺伝子は重複部位に座乗していた。ChIP-Seqの結果、この重複部位ではH3K4me3のシグナルが蓄積していた。以上より、染色体再編成で新規に生じた重複部位ではクロマチンが緩んだ状態にあり、遺伝子発現量が上昇していることが示唆された。
keywords: シロイヌナズナ; 染色体再編成; 遺伝子発現変動
P-20
シングルセルRNA-seqデータを用いた老化細胞除去後の非CpG island遺伝子群の発現変動解析
*柴山竜三郎[1], 遠藤俊徳[2], 長田直樹[2], 谷口浩二[1]
[1]北海道大学・大学院医学研究院・病理学講座・分子病理学教室, [2]北海道大学・大学院情報科学研究科・情報生物学研究室
近年、老化細胞（p16陽性細胞）を特定の薬剤により除去し、細胞集団を若返らせる手法が提案されているが、組織機能は若齢レベルまでは戻らず、老化疾患の原因となる炎症性タンパクの血中濃度は大きく低下しないことが報告されている。一方、最新の研究で、p16陽性細胞とは別の老化関連細胞群が存在し、CpG islandをプロモータ領域にもたない遺伝子が過剰に発現されることによって老化疾患につながることが示唆されている。本研究では、老化細胞除去前後のシングルセルRNA-seqデータを比較し、老化細胞除去によってCpG islandのない遺伝子の発現がどのように変化しているのかについて解析を行った。
keywords: 老化細胞除去; CpG island; 炎症
P-21
Wtap欠損がX染色体不活性化へ及ぼす影響
*朴潤姫[1], 佐渡敬[1][2]
[1]近畿大学 大学院・農学研究科・バイオサイエンス, [2]近畿大学・アグリ技術革新研究所
哺乳類メスで起こるX染色体不活性化(XCI)に必須なXist RNAの機能ドメインであるAリピート領域にはWtapが結合することが知られている。WtapはRNAのN-6-メチルアデノシン修飾(m6A)を触媒するタンパク質複合体の構成因子の1つで、複合体の機能に重要な役割を果たす。m6A修飾はXist RNAによる遺伝子の抑制に必要であることが報告されている一方、XCIにおけるWtapの役割は明らかになっていない。そこで本研究では、XCI開始前後のメスマウスの細胞でWtapの機能を阻害し、XCIにどのような影響を及ぼすか調べた。その結果、WtapはXCIの開始に必要であることが示唆された。
keywords: エピジェネティクス; マウス; gene silencing
P-22
性染色体不分離によるアカショウジョウバエのネオY染色体の遺伝的多様性獲得の検証
*植田泰地[1], 小川佳孝[1], 田村浩一郎[1][2]
[1]都立大院・理・生命科学, [2]都立大・生命情報センター
アカショウジョウバエは、性染色体と常染色体が融合したネオ性染色体を持つ。ショウジョウバエでは雄で減数分裂組換えが抑制されるため、ネオY染色体はネオX染色体よりも遺伝的多様性が低いことが予想されるが、ネオY染色体にもネオX染色体と同等の遺伝的多様性があることが分かっている。また、本種を融合前の性染色体を持つ姉妹種のテングショウジョウバエと交配すると、F1でX染色体の不分離が高頻度に起こることも分かっている。そこで本研究では、アカショウジョウバエの祖先集団でX染色体不分離によってネオY染色体をもつ雌が生じ、ネオＹ染色体が減数分裂組換えを起こして多様性を獲得した可能性を検証する。
keywords: ネオ性染色体; 減数分裂組換え; 不分離
P-23
メダカを用いた大胆/臆病に関わる個性の遺伝子基盤解析
*田中豪[1], 成瀬清[2], 郷康広[3], 辰本将司[3], 豊田敦[4], 勝村啓史[5], 中川真一[1], 横井佐織[1]
[1], 北大院 薬 [2], 基生研 バイオリソース [3], 自然科学研究機構 生命創成探究センター [4], 遺伝研 比較ゲノム解析 [5], 北里大 医
大胆/臆病という二つの形質は、古くから個性の一つとして着目されているが、これらの性質を規定する遺伝子は未だ同定されていない。本研究ではこれまでに数種の新規クローズドコロニー系統メダカを用いて驚愕応答試験を行い、真逆の応答性を示す、大胆系統と臆病系統がいることを明らかにした。そこで、これらの系統における大胆/臆病を制御する「個性制御遺伝子」の同定を目的とし、大胆系統と臆病系統の脳での遺伝子発現量の比較や、ゲノム配列の比較 (GWAS解析) によって「個性制御遺伝子」の候補を絞り込んだ。現在は、絞り込んだ遺伝子についてより詳細な解析を行うことで、候補遺伝子の必要性を検証している。
keywords: GWAS解析; 行動遺伝学; メダカ
P-24
全ゲノムデータからの日本産ハブ属4集団の集団動態解析
*孫崟瑞, 柴田弘紀
九大・生医研・ゲノミクス
We analyzed demographic history of habu snakes collected from four Japanese islands, Okinawa and Amami-Oshima (Protobothrops flavoviridis), Kodakara (P. tokarensis) and Iriomote (P. elegans) using pairwise and multiple sequentially Markovian coalescent (PSMC and MSMC) methods. We found that Okinawa and Amami-Oshima populations share the similar demographic history, while P. elegans in Iriomote had much larger population size (> 4.5 x 105) more than a million years ago. We also commonly observed population size decrease in the last million years that can be attributed to the beginning of the last glacial period.
keywords: Habu, Effective population size, Markovian coalescent
P-25
オウトウショウジョウバエにおける雄の交尾器pregoniteの形態進化の遺伝基盤
*酒井杏花[1], 田中健太郎[1], 藤近敬子[1], 髙橋文[1, 2]
[1]都立大・院理・生命科学, [2]都立大・生命情報研究センター
オウトウショウジョウバエは、他のショウジョウバエが利用しない成熟前の果実に産卵するため、産卵管が鋸状に肥大化している。産卵管の肥大化が、交尾の際の雌雄交尾器のカップリングに影響し、近縁種との機械的生殖隔離の引き金となったことが示唆されている。特に雄交尾器の鉤状の構造(pregonite)が使われなくなったことが近縁種との比較により明らかとなっている。本研究では、pregoniteの機能喪失によって生じた近縁種との形態的違いの遺伝的背景を明らかにするため、近縁種間で形態差が生じる前後の蛹期における遺伝子発現解析とpregoniteの形態に関するQTL解析から、形態差の原因となる候補遺伝子の探索を行った。
keywords: 形態進化; QTL; 生殖的隔離
P-26
重粒子線照射によるショウジョウバエY染色体の部分破壊：遺伝子量補償の即時性の検証に向けて
*小川雅文 [1], 常泉和秀 [3], 阿部知子 [3], 野澤昌文[1, 2]
[1]都立大・院理・生命科学, [2]都立大・生命情報研究センター, [3]理研・仁科加速器科学研究センター・生物照射チーム
常染色体が性決定因子を獲得して性染色体になると、一般にY染色体は多くの遺伝子を失い退化する。対して雌雄間のX染色体上の遺伝子数の違いを補うメカニズム（遺伝子量補償）が多くの生物で存在する。我々は、Y染色体上の遺伝子が失われると次世代においてX染色体上の相同遺伝子の発現量が上昇するかを調べることで、遺伝子量補償の即時性を検証することを目指している。そこで、起源が新しいためにY染色体上に多くの機能遺伝子が残存するDrosophila mirandaに重粒子線を照射し、Y染色体が部分欠失した個体の作出を行っている。本発表では欠失の頻度、長さ、パターンなどについて報告する。
keywords: 重粒子線照射; Y染色体退化; ネオ性染色体
P-27
ペルオキシソームの進化的起源のプロテオーム解析
*有村親之介 [1], 長田直樹 [1], 遠藤俊徳 [1]
[1]北海道大・情
ペルオキシソームは活性酸素種の解毒や脂肪酸のβ酸化などの代謝経路を担い、ミトコンドリアや葉緑体と同様に独立に分裂・増殖することから、細胞内共生起源の可能性が示唆されている。本研究では近年、真核生物特異的と考えられていた遺伝子が豊富に含まれるアスガルド古細菌を含む古細菌、真核生物、真正細菌の3つの生物ドメインから27種のゲノムデータを用いてペルオキシソームの起源を明らかにするため、ペルオキシソームプロテオームについて分子系統解析を行った。その結果、ペルオキシソームプロテオームが複数のクラスタに分かれた。これに基づき、複雑な進化的起源について議論する。
keywords: ペルオキシソーム; アスガルド古細菌; 細胞内共生
P-28
オミックスデータを用いたde novo gene birthメカニズムの探索
*細川竜聡[1], 里村和浩[2], 長田直樹[1], 遠藤俊徳[1]
[1]北海道大・情, [2]長浜バイオ大学・バイオサイエンス学部
遺伝子がどのようにして生まれるのかを理解することは、進化遺伝学的に重要である。近年、新規遺伝子が非遺伝子領域から誕生するde novo gene birthが報告されているが、そのメカニズムについては複数の仮説が提唱されている。本研究では、データベースに依存した先行研究の問題点に着目し、より正確なde novo geneの特定やメカニズムの探索を目的とした。そこで、ゲノム・トランスクリプトーム・プロテオームのそれぞれの階層の相互比較解析を行なった。材料として、95%以上の遺伝子がシングルエキソンであるという利点がある出芽酵母を用いた。
keywords: 出芽酵母; de novo gene; ORF
P-29
コムギ近縁野生種Aegilops umbellulata Zhuk.の系統地理学的研究
*孫櫻[1], 笠澄望[1], 岡田萌子[1, 2], 松岡由浩[1], 吉田健太郎[1, 3]
[1]神戸大院・農, [2]横浜市立大・木原生物学研究所, [3]京大院・農
Aegilops umbellulata Zhuk. は、地中海東部地域に自生するコムギ近縁野生種（UUゲノム、2n=14）であり、パンコムギに病害抵抗性等を付与する重要な遺伝資源である。本種の地理的分布及び形質的分化と遺伝的分化の関係を明らかにするために、分布域を網羅する199系統(NBRPコムギから分譲)についてGRAS-Di法による遺伝子型決定と14の形質について調査を行った。遺伝子型情報から、地理的分布が異なる３つの系統群が見出された。また、出穂・開花期は系統群間で有意に異なっていた。これらの結果から、Ae. umbellulataの種内多様性がどのように形成されてきたのかを考察した。
keywords: コムギ近縁野生種 ; 種内変異 ; 適応進化
P-30
ペルオキシソームと神経疾患との関連研究
*松尾直哉[1], 長田直樹[2] , 遠藤俊徳[2]
[1]北海道大・工・情 , [2]北海道大・情
ペルオキシソーム病の代表的な疾患のZellweger症候群は重篤な神経疾患を発症し、ほとんどの場合において乳児期前半までしか存命できない。本研究で原因の解明が難しいこの疾患とペルオキシソームの関連を解明することを目的とする。このため、Zellweger症候群モデルのゼブラフィッシュと野生型の遺伝子発現量をGEOから取得し、機能解析をした。その結果、ミエリン鞘合成に関与する遺伝子が疾患のもので減っていた。ペルオキシソームはミエリン鞘を構成するプラズマローゲンの合成を担っていることから神経疾患との関連が示唆された。この結果をほかの神経疾患と比較検証した。
keywords: 神経疾患 ; 遺伝子発現解析 ; 機械学習
P-31
神経変性疾患におけるlncRNA機能解明の試み
*御手洗碩[1], 遠藤俊徳[2]
[1]北海道大・工・情, [2]北海道大・工・情
現在、lncRNAは転写、および転写後レベルの両方で遺伝子発現を調節し、様々な生物学的プロセスにおいて重要な機能を果たすことが広く認められている。
また、lncRNAそのものの遺伝子発現変化は、疾患に固有な場合が多く報告されており、新たな疾患バイオマーカーとして期待されている。
私は、次世代シーケンサを用いて取得された、神経変性疾患患者のRNA-seqデータについて解析を行い、疾患特異的に発現変動するlncRNAを同定した。また、高い発現相関を示す遺伝子を同定し、機能の推定を行った。
keywords: 差次的発現,lncRNA,単一細胞分析
P-32
出芽酵母を用いた非分裂系細胞の寿命測定系＝経時寿命の実験条件検討
*尾崎 行憲[1], 秋山 秋梅[2]
[1]京都大学大学院・理学研究科・生物科学専攻, [2]京都大学大学院・理学研究科・生物科学専攻
出芽酵母は培養、遺伝子操作等が簡便に行える生物モデルとして古くから利用されてきている。出芽酵母は寿命測定実験でも使われており、特に細胞分裂を起こさない状態での寿命測定系としては経時寿命(chronological lifespan)測定という手法が用いられてきた。しかし経時寿命を用いた解析が進み、その決定因子が解明されるにつれ、経時寿命測定に伴う培地PHの低下や培地中栄養素の低下が経時寿命に大きな影響を与えており、経時寿命は寿命測定系として不十分ではないかという疑問点が浮かび上がってきた。この疑問を解消するため、本発表では改良した経時寿命測定法を用いて寿命測定を行い、従来の手法との比較検討を行う。
keywords: 出芽酵母; 経時寿命; 実験条件検討
P-33
データマイニングによるドラッグリポジショニング
*塩崎朋也[1], 丛怡[2], 長田直樹[3], 遠藤俊徳[4]
[1]北海道大・情, [2]北海道大・情, [3]北海道大・情, [4]北海道大・情
ドラッグリポジショニングは、既存の医薬品を活用し当初想定していた疾患と別の疾患の治療薬として転用する既存薬再開発方法である。この研究では、副作用データが登録されているFAERS（FDA Adverse Event Reporting System）を用いてデータマイニングにより主作用に転用できる薬を見つけ出すことを目的とする。FAERSの副作用データから報告数の多い副作用を抽出すると、脱毛症・体重減少・便秘など主作用に転用可能性のある副作用を数種類発見できた。それらの副作用が多く報告されている薬を抽出し、その薬の投与による遺伝子発現の増減を解析することで主作用に転用可能な薬の同定を目指す。
keywords: ドラッグリポジショニング
P-34
最後のコマにセリフをつけて下さい
*男女共同参画推進委員会
日本遺伝学会
We will provide a comic to make discussion about what the wife and husband say in the frame.
keywords: gender
P-35#
植物から動物まで保存されているスプライシング因子は線虫C. elegansの温度耐性に関与する
*佐藤夕希 [1], [2], 太田茜 [1], [2], [3], 礒野一帆 [4], 太治輝昭 [4], 久原篤 [1], [2], [3]
[1]甲南大院・自然科学, [2]甲南大・統合ニューロバイオロジー研究所, [3]PRIME・AMED, [4]東京農大・バイオサイエンス
植物の高温耐性の多様性がスプライシング因子の多型によって引き起こされることが見つかった(礒野ら未発表)。この遺伝子は動物にも存在し、線虫ホモログの変異体emb-4は野生株よりも高温に弱い異常を示し、一方で低温には強い異常を示した。組織特異的遺伝子ノックダウンにより、EMB-4は筋肉あるいは皮下組織で温度耐性に関与することが示唆された。また、高温あるいは低温刺激を与えた条件のトランスクリプトーム解析から、EMB-4により発現に影響を受ける遺伝子を同定した。このうち脂肪酸の代謝に関わる複数の遺伝子が高温耐性に関与していたため、関与分子の解析を進めている。
keywords: 線虫C. elegans：温度耐性
P-36
Drosophila sechelliaの嗅覚受容体Or85bとOr85cの宿主特異性への効果
*諏訪部優菜[1], 中村文花[1], 石原朋佳[2], 近藤るみ[1][2][3]
[1]お茶の水女子大・人間文化創成科学・ライフサイエンス・生命科学, [2]お茶の水女子大・理・生物, [3]お茶の水女子大・基幹研究院・自然科学系
Drosophila sechellia(D.sec)は、ノニ果実を特異的に宿主とするセイシェル諸島の固有種である。触角の化学受容体遺伝子群を広食性の近縁種と比較すると、特に遺伝子重複により生じたOr85bとOr85cの発現量がD.secで顕著に増加しており、近縁種でOr85bが発現する嗅細胞においてOr85cも発現している。これら受容体は共通のリガンドをもち、ノニの成分を受容するが反応強度に違いがある。本研究ではOr85bとOr85cの宿主特異性への効果を明らかにすることを目的とし、D.secのOr85cを近縁種D. melanogasterに導入した系統とD.sec の機能喪失型系統(DsecOr85b, DsecOr85c, DsecOr85c/b)を用いて嗅覚行動実験を行なった。その結果ノニへの誘引性がOr85c 導入系統で増加、機能喪失型系統で低下し、Or85bとOr85cがどちらも宿主特異性に寄与することが示された。
keywords: 適応進化; 嗅覚行動; ショウジョウバエ
P-37#
分裂酵母S. japonicus吟醸香高生産変異株の分離と遺伝子解析：焼酎醸造への応用
*武市将義[1], 永井千駿[1], 浦野洋佑[2], 田中亮一[3], 谷時雄[4]
[1]熊本大・院・自然科学, [2]熊本大・理, [3]熊本県産技センター, [4]熊本大・院・先端科学
現在、焼酎など酒類の醸造には出芽酵母が用いられている。我々は分裂酵母S. japonicusが吟醸酒様の芳醇な香りを発することを見いだし、この酵母を醸造に応用することを目的に吟醸香高生産変異株の分離を行った。脂肪酸合成阻害剤セルレニンの耐性変異を利用した手法(Ichikawa et.al, 1991)を用いてスクリーニングし、親株に比べて10倍吟醸香カプロン酸エチルを高生産するCR11株を分離した。CR11株の遺伝子解析を行ったところ、脂肪酸合成酵素Fas2の触媒部位に位置するGlyがSerに変異していた。更に、CR11株を親株にフルオロフェニルアラニンを用いたスクリーニングを行い、β-フェネチルアルコールも同時に高生産するFP15株を分離した。これら分裂酵母吟醸香高生産株を用いた米焼酎試験醸造結果を含めて報告する。
keywords: 分裂酵母; FAS2遺伝子; カプロン酸エチル