臓器の左右極性を決定するゲノムネットワークに関する研究

决定器官左右极性的基因组网络研究

• 批准号: 21H02488
• 负责人: 松野 健治
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H02488/
• 关键词: 左右非対称性; エンハンサー; ゲノム; ショウジョウバエ; 発生; RNAseq; クロマチン; Hi-C

からだの左右非対称性は動物発生の必須要素であるため、その機構の解明は発生学の重要課題である。研究代表者は、ショウジョウバエを無脊椎動物のモデル系として用い、左右非対称性形成に必要な遺伝子を網羅的に探索した。この研究において、narigoma（nag）と命名したエンハンサー／サプレッサーが、前半部消化管の左右極性の決定に不可欠であることがわかった。そこで、nagエンハンサー／サプレッサーを中心とするゲノムネットワークを解析し、前半部消化管の左右極性決定におけるその役割を明らかにすることを目的として、令和4年度に以下の実験を実施して成果を得た。(1) nagエンハンサーの活性の解析nagがエンハンサーであるとすれば、その転写促進活性はレポーター遺伝子を用いて検出できるはずである。そこで、基本的プロモーターとGFPレポーター遺伝子の上流に、遺伝学的にnagエンハンサーを含むことがわかっている3.5kbpのゲノム断片を挿入したコンストラクト（nagレポーター遺伝子）を作出して、遺伝子導入した。ショウジョウバエ胚においてnagレポーター遺伝子発現を調べたところ、nagは、前腸で特異的に活性化されるエンハンサーであることが示唆された。(2) nagエンハンサーの標的遺伝子の同定nagエンハンサーによる転写調整を受ける標的遺伝子（群）は、前半部消化管の左右極性決定の実行部隊として機能していると予測している。令和３年度において、これらの標的遺伝子をmRNA-seq解析法を用いて探索し、nagホモ接合体において、野生型と比較して、発現量が二倍以上増減する遺伝子の同定に成功した。令和4年度では、このうち発現が1/2以下に減少した25遺伝子について、既存の欠失突然変異のホモ接合体胚において前半部消化管の左右非対称性の異常を調べたところ、左右非対称性異常を示すものを同定することに成功した。

由于身体的左右不对称是动物发育的一个重要因素，阐明其机制是胚胎学中的一个重要问题。主要研究者以果蝇为无脊椎动物模型系统，全面寻找左右不对称形成所必需的基因。在这项研究中，我们发现一种名为 narigoma (nag) 的增强子/抑制子对于确定前胃肠道的左右极性至关重要。因此，为了分析以nag增强子/抑制子为中心的基因组网络，并阐明它们在决定胃肠道前半部左右极性中的作用，我们在2020财年进行了以下实验并得出了结果。 (1)nag增强子活性的分析如果nag是增强子，则其转录促进活性应该可以使用报告基因检测到。因此，创建了一个构建体（nag报告基因），其中将遗传上已知含有nag增强子的3.5kbp基因组片段插入基本启动子和GFP报告基因的上游，并引入该基因。对果蝇胚胎中 nag 报告基因表达的检查表明 nag 是在前肠中特异性激活的增强子。 (2)nag增强子的靶基因的鉴定 预测由nag增强子转录调节的靶基因(组)将起到确定前胃肠道中左右极性的执行单位的作用。 2021财年，我们利用mRNA-seq分析寻找这些目标基因，并成功鉴定出与野生型相比，nag纯合子中表达水平增加或减少两倍以上的基因。 2020财年，我们研究了存在25个基因缺失突变的纯合胚胎中前胃肠道左右不对称的异常，这些基因的表达减少了一半或更少，我们成功地鉴定了那些表现出性别异常的胚胎。

项目成果

胚消化管の左右非対称な構造形成に必要なnarigonomaエンハンサーの機能の解明

阐明形成胚胎胃肠道左右不对称结构所需的 narigonoma 增强子的功能

• 发表时间: 2022
• 作者: 野村 卓矢;Florian Neugebauer ;稲木 美紀子;松野 健治
• 通讯作者: 松野 健治

Analysis of genetic regulatory network of the “narigoma” enhancer responsible for left-right asymmetry of the anterior gut in Drosophila melanogaster

果蝇前肠左右不对称的“narigoma”增强子的遗传调控网络分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Kawada;M.;Inouea;H.;Kajikawa;M.;Sugiura;M.;Sakamoto;S.;Urano;S.;Karasawa;C.;Usami;I.;Futakuchi;M.;and Masuda;T.;Ryu Funase，Satoshi Ikari，Yosuke Kawabata，Hiroyuki Koizumi 他16名;Florian Neugebauer
• 通讯作者: Florian Neugebauer

消化管の捻転と伸長は上皮組織のキラルな細胞スライドと収斂伸長により独 立に制御される

胃肠道的扭转和伸长由手性细胞滑动和上皮组织的会聚伸长独立控制。

• 发表时间: 2022
• 作者: Mikiko Inaki;Satoru Okuda;Kenji Matsuno
• 通讯作者: Kenji Matsuno

台湾国立清華大学(その他の国・地域)

台湾国立清华大学（其他国家/地区）

Genomic and chromatin structure of narigoma enhancer that is required for left-right asymmetric development of embryonic gut

胚胎肠道左右不对称发育所需的 narigoma 增强子的基因组和染色质结构

• 发表时间: 2021
• 作者: Gilbert Ryan J.;Sheng Guojun;Viebahn Christoph;Liebau Stefan;Marra Kacey G.;De Bartolo Loredana;Takuya Nomura
• 通讯作者: Takuya Nomura