大阪大学大学院医学系研究科 ゲノム生物学講座 遺伝子治療学分野
Division of Gene Therapy Science, Department of Genome Biology, Graduate School of Medicine, Osaka University.
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研究内容紹介
Ⅱ.遺伝子発現制御機構の破綻による疾患発症機構の解明

遺伝子発現制御は細胞の特徴を形成するために必須な制御機構である。転写因子や転写因子に結合するエピジェネティック因子、RNA結合因子など多くのタンパク質が巨大な複合体を形成し、この複合体によって転写する遺伝子、発現量、スプライシングなどを制御する。このような遺伝子発現制御に関わる因子の異常は様々な疾患発症に関与するが、その発症メカニズムは明らかになっていない。我々は、遺伝子発現制御異常が先天性心疾患や癌の発生・進展をどのように引き起こすか解き明かすことを目標としている。

我々は新たな遺伝子発現機構を同定するために、最先端の技術を導入、開発することを心がけている。例えば、大量のDNA配列を解析することができる次世代シークエンサーをいち早く導入し、転写因子がゲノム上のどこに結合しているか同定する手法として、native ChIPseq法を開発した。この手法により、従来のDNAとタンパク質を架橋するChIPseq法では検出できない転写因子の結合パターンを同定できるようになった(Nimura et al. eLife 2016)。また、次世代シークエンサーのデータ解析はLinuxやRなどの技術を駆使する必要があるが、我々はデータ解析(バイオインフォマティクス)も自身で行なっている。細胞・個体での表現型解析からバイオインフォマティクスまでを一貫して自分達で行うことができる利点を活かして新規な生命現象を見出すことができる。実際に、転写因子が転写の終結を制御するという新しい転写メカニズムを明らかにしている(Nimura et al. eLife 2016)。

CRISPR/Cas9を用いたゲノム改変は急速に世界的に広がった技術である。我々はCRISPR/Cas9の論文が発表された時にすぐにこの技術の導入を行った。この手法を用いて、前立腺癌細胞の幹細胞様形質の獲得メカニズムの解明を行った(Kawamura et al. Oncotarget)。また、効率よくノックアウト、ノックインを行う系を確立し、多くの細胞を日常的に樹立している。さらにgRNAライブラリーを用いて網羅的なスクリーニングを行っている。

超高解像度顕微鏡は光学顕微鏡の限界分解能を越えて20nmの分解能を持つ。この超高解像度顕微鏡を用いることで、これまで光学顕微鏡で観察が難しかったクロマチン構造が観察できるようになりつつある。我々はこの超高解像度顕微鏡を用いて、核内でどのようにクロマチンが制御されているか取り組んでいる。

転写因子やエピジェネティック因子は細胞において単独で機能するわけではなく、多くのタンパク質と複合体を形成して機能する。そのため、タンパク質の機能を明らかにするためには複合体を同定する必要がある。我々はこれまでにTAP(tandem affinity purification)法を用いて、高純度にタンパク質複合体を精製する手法を確立している(Nimura et al. Nature 2009)。

図1:様々な技術を駆使して、疾患発症の原因となる遺伝子発現制御メカニズムを明らかにする。
References
Original
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Review
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