Mechanism of lineage-specific gene regulation by retrotransposons

逆转录转座子谱系特异性基因调控机制

基本信息

批准号：
22K06338
负责人：
西原秀典
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06338/
关键词：
レトロトランスポゾン転移因子エンハンサー哺乳類

项目摘要

レトロトランスポゾンの一部にはエンハンサーとして機能を獲得した配列が知られていることから、系統特異的に増幅したレトロトランスポゾンによるエンハンサーの創出が生物種間の遺伝子発現の変化をもたらした可能性がある。本研究ではこれを検証するため、ヒトとマウスの神経細胞への分化過程で機能するレトロトランスポゾン由来のエンハンサーを網羅的に探索し、系統特異的エンハンサーの獲得過程を解明する。これを通して遺伝子発現パターンの種間差におけるレトロトランスポゾンの貢献度を定量的に評価することを目的としている。そのための第一段階として、神経細胞への分化に必須な転写因子のChIP-seqデータ解析によってそれらが結合するエンハンサー配列を探索し、その中でレトロトランスポゾンに由来する系統特異的エンハンサーを同定することを計画した。本年度はヒトES細胞から神経前駆細胞への分化前後における転写活性化因子Sox2のChIP-seq　データの再解析をおこなった。これによりSox2の結合サイトを網羅的に探索し、それをES細胞のみ、神経前駆細胞のみ、および両細胞で共通する結合サイトに分類した。それぞれについて転移因子に由来するものを探索し、それらをファミリーレベルで分類した。その結果、3万箇所のエンハンサー候補のうち予想以上の割合が転移因子に由来することが明らかになった。その一部はヒトとマウスの分岐後に増幅したレトロトランスポゾンファミリーであったことから、これらが系統特異的なエンハンサー創出に寄与した可能性があるものとして今後注目して解析すべき対象となる。

由于已知一些逆转录转座子具有获得增强子功能的序列，因此谱系特异性扩增的逆转录转座子产生的增强子可能会导致物种间基因表达的变化。在本研究中，为了验证这一点，我们将全面寻找在人类和小鼠神经元分化过程中起作用的逆转录转座子衍生的增强子，并阐明谱系特异性增强子的获得过程。通过此，我们的目标是定量评估反转录转座子对基因表达模式的种间差异的贡献。第一步，我们将通过 ChIP-seq 数据分析寻找与神经元分化必需的转录因子结合的增强子序列，并识别来自计划的逆转录转座子的谱系特异性增强子。今年，我们重新分析了人类 ES 细胞分化为神经祖细胞之前和之后转录激活因子 Sox2 的 ChIP-seq 数据。通过这一点，他们全面寻找Sox2结合位点，并将其分类为仅在ES细胞中发现的结合位点、仅在神经祖细胞中发现的结合位点以及两种类型细胞共有的结合位点。对于每一个，我们都搜索了源自转座因子的基因，并将它们按科水平进行分类。结果显示，30,000 个潜在增强子中来自转座元件的比例高于预期。其中一些是逆转录转座子家族，在人类和小鼠分化后被扩增，将来应该进行分析，因为它们可能有助于谱系特异性增强子的产生。