動物活動の定量計測と非線形時系列解析による、老化を支配する力学系システムの解明

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本研究の目的は、線虫の性成熟から死に至るまでの一生（約一ヶ月間）をビデオ撮影（5fps）し、動画から線虫の行動を計測することで、線虫の一生を支配する力学系システムを解明することである。本年度は、画像解析プログラムの精度を改善することで、線虫の運動が指数的に減衰する時期とほぼ変化しない時期があることを見つけた。我々ヒトの一生に、幼年期、青年期、中年期、老年期といったライフステージがあるように、線虫でも幾つかのライフステージ様の状態を遷移して死に至ることが明らかとなった（投稿準備中）。さらに、老化に伴う運動に指数減衰が現れたことから、その背後にはマルコフ的な体細胞ゲノム破壊があるという仮説、特にトランスポゾンによる体細胞ゲノム破壊の可能性に注目した。この仮説を検証するために、バイオインフォマティックス解析を行い、トランスポゾンの移動を仲介する135酵素遺伝子を同定した（投稿準備中）。これら135酵素遺伝子の内、10遺伝子は特にゲノム上に同じDNA配列をもつコピーが多数存在する遺伝子であった。これらの10遺伝子をfeeding RNAiによりノックダウンする準備を進めた。例えばTIR型DNAトランスポゾンの転移を仲介するトランスポゼース遺伝子(tpz)はtpz-10、tpz-139、tpz-150の３つだけで、94個のtpz遺伝子の約70%をノックダウンすることができる。また、レトロトランスポゾンの転移を仲介する逆転写酵素(rtz)については、18種類のsgRNAにより33遺伝子すべてをノックアウトすることができることがわかった。Cas9とsgRNAを発現する線虫株を構築し、ノックアウト株を樹立するためのスクリーニングを進めている。