Screening and functional analysis on human- and primate-specific genes derived from retrotransposons

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ヒトゲノム機能の解明は生物学の最終目標の一つであり、それによって理解される生物学的な意味でのヒトに関する情報は将来の医学の基盤となるものである。しかし、現在、その全貌解明は足踏み状態にある。申請者は、その原因の一つは「ヒトや霊類に固有の遺伝子の存在を十分に把握できていない」ことにあると考えている。本研究は、未同定のヒト・霊長類特異的遺伝子群のヒトゲノムにおける遺伝子の探索を行うことを目的としている。申請者はこれまでレトロウイルス由来の獲得遺伝子という通常の遺伝子の概念には含まれない哺乳類特異的遺伝子群の存在と、それらの哺乳類の個体発生システムにおける極めて重要な機能を実証してきた。 この経験からヒトゲノムの8 %を占めるLTRレトロトランスポゾン/内在性レトロウイルス由来の配列に、未同定の獲得遺伝子が多数潜んでいる可能性が高いと考え、その存在と機能を実証する方法論を開発した。一昨年度、マーモセットからヒトまで保存されているENV由来の665 アミノ酸からなるタンパク質が、実際にヒトiPS細胞分化の過程で発現していることを実証し、実際、遺伝子と機能していることを確認した。このERVPb1遺伝子は、mRNAレベルではほとんど全ての臓器で発現するが、発現量が非常に低い。このため、タンパク質発現を確認するためには、蛍光タンパク質Venusを内在遺伝子のN末端に融合させたヒトiPS細胞を作成し、３胚葉分化させた時にタンパク質発現することを確認する必要があった。この方法を用いてERVPb1タンパク質を確認後に、さらに血球系細胞のマクロファージへの分化条件下で、mRNA、タンパク質ともに一過的に高発現することを明らかにした。そのため、この内在性遺伝子のC末端にVenusを融合させた新しい細胞ラインを作成し、マクロファージ内で病原体への反応に関する解析を進めた。