Mechanism of Mammalian Specific Acquired Genes in Brain

哺乳动物大脑中特有的后天基因的机制

• 批准号: 21K06127
• 负责人: 石野 知子
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06127/
• 关键词: 哺乳類特異的獲得遺伝子; SIRH/RTL遺伝子群; 脳機能; 自然免疫; ミクログリア; Sirh3/Rtl6, Sirh8/Rtl5; LPS; 2本差RNA; 獲得遺伝子; SIRH/RTL遺伝子; レトロトランスポゾン; GAGタンパク質; GAG

ウイルス由来と考えられる哺乳類特異的遺伝子Sirh8/Rtl5は、ウイルスのGag遺伝子部分を共通にもつ11個の遺伝子群（我々はSirh 遺伝子群と呼んでいる）のうちのひとつである。我々は同じ遺伝子群のPeg10、Peg11/Rtl1、Sirh7の３遺伝子は哺乳類の胎生に必須である胎盤の形成・機能維持・妊娠に関わるホルモン量のコントロールなどに重要であることを解明し、論文で報告している。哺乳類になって獲得した新しい遺伝子がほ哺乳類の特徴に関わっているという具体例を示すことができたと考えている。また遺伝子群内のSirh3/Rtl6は胎盤の形成・機能には無関係であったが脳で発現し、ヒストンH３の次に相当するレベルの種間での高い保存性をを示した。Sirh3遺伝子の後ろに蛍光タンパク質のVenus遺伝子をつないだノックインマウスの解析から脳の免疫細胞であるミクログリアで発現し、細菌のLPS（リポポリサッカライド）と結合して凝集して、脳内における細菌の感染防御（自然免疫）に関わることを解明した。同じ遺伝子群であるSirh8/Rtl5の機能解析のためにSirh8遺伝子の後ろに蛍光たんぱく質mCehrryの遺伝子を繋いでSirh8タンパクの発現を共焦点レーザー顕微鏡で解析したところ、発現場所は脳内のミクログリア細胞でSirh3/Rtl6と同じであったが、LPSには反応せず、2本鎖RNAと結合して凝集することが明らかになった。ちなみにLPSに結合するSirh3/Rtl6は2本鎖RNAには結合せず、遺伝子ごとにターゲットとなる感染源が異なることが明確になった。進化の過程で獲得したウイルス由来の遺伝子が細菌やウイルスなどの感染源に対抗するように機能分化したと考えられる。

哺乳动物特有的基因 Sirh8/Rtl5 被认为源自病毒，是共享病毒 Gag 基因部分的 11 个基因组（我们称之为 Sirh 基因组）之一。我们发现同一基因组中的三个基因，Peg10、Peg11/Rtl1 和 Sirh7，对于胎盘的形成和维持非常重要，胎盘对于哺乳动物胚胎发育以及妊娠过程中激素水平的控制至关重要。 。我们相信，我们已经能够展示一个具体的例子，说明成为哺乳动物后获得的新基因如何参与哺乳动物的特征。此外，该基因组中的Sirh3/Rtl6与胎盘的形成和功能无关，但在大脑中表达，并且表现出高度的种间保守性，仅次于组蛋白H3。对Sirh3基因背面连接有荧光蛋白Venus基因的敲入小鼠进行分析表明，该基因在小胶质细胞（大脑中的免疫细胞）中表达，并与细菌LPS（脂多糖）结合并聚集，导致大脑中细菌生长，我们已经澄清这与感染防御（自然免疫）有关。为了分析同一基因组Sirh8/Rtl5的功能，我们将荧光蛋白mCehrry的基因连接到Sirh8基因后面，并使用共聚焦激光显微镜分析了Sirh8蛋白的表达情况。我们发现表达位置位于小胶质细胞中。尽管它与Sirh3/Rtl6相同，但研究表明它不与LPS反应，而是与双链RNA结合并聚集。顺便说一句，与 LPS 结合的 Sirh3/Rtl6 不与双链 RNA 结合，这清楚地表明每个基因针对不同的感染源。人们认为，在进化过程中获得的源自病毒的基因已经在功能上发生分化，以对抗细菌和病毒等传染源。

项目成果

脳内自然免疫における真獣類特異的遺伝子Sirh3/Rtl6の機能について

真兽类特异性基因Sirh3/Rtl6在脑先天免疫中的功能

• 发表时间: 2021
• 作者: 金児

真獣類特異的に存在するレトロトランスポゾン遺伝子Sirh4, 5, 6の機能解析

真兽类特异性逆转录转座子基因 Sirh4、5 和 6 的功能分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 藤岡 慶史 石井 雅之 志浦 相寛 小野 竜一 伊藤 日加瑠 平手 良和 遠藤 墾 金井 正美 金児

HERV由来配列ERVPb1は真猿型下目で保存され、マクロファージを含ん だ造血細胞系列で発現を示

HERV 衍生序列 ERVPb1 在猿类亚目中保守，并在包括巨噬细胞在内的造血细胞谱系中表达。

• 发表时间: 2021
• 作者: 松沢 歩 李 知英 中川 草 伊東 丈夫 上田 真保子 三橋 里美 高地 雄太 金児

脳の自然免疫の最前線で機能するレトロウイルス由来の遺伝子 Sirh3/Rtl6とSirh8/Rtl5

逆转录病毒衍生基因 Sirh3/Rtl6 和 Sirh8/Rtl5 在大脑先天免疫的最前沿发挥作用

• 发表时间: 2022
• 作者: 石野 史敏 入江 将仁 金児

Cooperative interaction between two retrovirus-derived genes, Peg10 and Peg11/Rtl1, in the feto-materal interface of placenta（レトロウイルス由来のPeg10とPeg11/Rtl1の胎盤の母子境界における協調作用について）

胎盘胎儿-母体界面中两个逆转录病毒衍生基因 Peg10 和 Peg11/Rtl1 之间的协同相互作用

• 发表时间: 2021
• 作者: 石野 史敏 志浦 寛相 幸田 尚 金児ー石野 知子