ゲノムワイドプロモーター解析に基づいた動的転写機構のシンセティックバイオロジー

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申請者は動的な生命現象のシステム的理解(同定・制御・再構築)を目的として、哺乳類の体内時計をモデル系に、ゲノム・リソース(情報・実験材料・技術)を駆使したシステム同定を行っている。本研究では、まず朝・昼・夜の時計制御配列(E/E'-box,D-box,RRE)を同定し、哺乳類の体内時計のコアとなっている16個の転写因子の制御領域中に時計制御配列がどのように存在しているのかについて機能解析を行い、29個の時計制御配列(11個の朝配列、10個の昼配列、8個の夜配列)を同定した(上田ら Nature Geneticsに2005年に発表)。次に、朝配列のON/OFFの制御が細胞の体内時計の転写リズム生成に重要な役割を果たしていることを証明した(上田ら Nature Geneticsに2006年に発表)。今年度は、なぜ朝配列が哺乳類体内時計の転写回路の中で重要な役割を果たしているのかを解析するために、転写ダイナミクスの高速かつ高精度なリアルタイムモニタリングを可能にするためのシステムの構築を行い、構成的なアプローチを用いることによって朝に人工的な転写活性化因子や不活性化因子を発現させたときにその制御下の人工プロモーターがどのような振る舞いを示すのかを解析した(上田ら未発表データ)。さらに、少数の配列がどのようにして様々なプロモーターの発現のタイミングを制御しうるのかを明らかにするために、これまでに行ったマウスの体内時計中枢(視交叉上核)と末梢時計組織(肝臓)のゲノムワイドな発現解析のデータから、それぞれ300個および1200個の時計関連遺伝子を同定し、すでに構築したゲノムワイドなプロモーターのデータベースからこれら時計関連遺伝子のプロモーターを予測して包括的に取得し、体内時計中枢の時計関連遺伝子のプロモーターについて、包括的なプロモータ・ダイナミクスの測定を行った(上田ら未発表データ)。