Post-transcriptional regulation system for the de-novo genes in the evolutional immature stages

进化未成熟阶段从头基因的转录后调控系统

基本信息

批准号：
22K06342
负责人：
佐藤壮一郎
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyoto Prefectural University
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

项目摘要

真核生物のゲノムには、進化の様々な過程で獲得された遺伝子が含まれている。そのような遺伝子がゲノムに定着し機能を発揮するためには転写能の獲得と転写・翻訳制御系の最適化が必要であり、そのことを支持する実験結果が、近年の酵母や線虫、哺乳動物のスプライシングや翻訳を対象とした比較トランスクリプトーム研究などから報告されている。本研究では、未だこのような知見が不十分な植物について、シロイヌナズナのRNA免疫沈降法や遺伝子獲得のモデル実験系を組み合わせた解析を行うことにより、植物の転写・転写後制御系の進化的成熟過程を解明することを目指している。また、本研究を通じて、遺伝子発現制御系の最適化戦略を学ぶことにより、効率の良い遺伝子組換え・発現系の開発といった医学農学分野への技術的貢献も期待できる。転写・転写後制御系の効率や状態を知るには、植物細胞内のRNAを、合成中のもの、合成された後に細胞中に滞留しているもの、翻訳中のものなどに分けて解析する必要がある。そこで初年度は、シロイヌナズナの新旧の遺伝子に関する “合成中のRNA” に着目し、シロイヌナズナゲノム中に散在する転写開始点それぞれについて、RNA合成能を網羅的に解析することを目標とした。そして、そのために必要な実験系である、シロイヌナズナRNAポリメラーゼIIタンパク質を対象としたRNA免疫沈降法（RIP法）の確立を試みた。また、実験系の確立と並行して、解析対象となる新旧の遺伝子情報の整備を、次世代シーケンサーを用いたウェット実験と既存のデータベースを利用したドライ解析の両面から行った。現在、RIP実験の各ステップの条件検討を行うとともに、シロイヌナズナ野生系統の精密な比較ゲノム解析による新旧遺伝子リストの作成を進めている。

真核基因组包含在各种进化过程中获得的基因。为了使此类基因定居在基因组中并发挥其功能，有必要获得转录能力并优化转录和翻译控制系统，并且近年来，从靶向酵母，线虫和哺乳动物的比较转录组研究的实验结果来支持这一结果。这项研究旨在阐明植物的进化成熟过程，这些过程尚未通过使用拟南芥RNA免疫沉淀进行分析，并模拟获得基因获取的实验系统。此外，通过学习通过这项研究优化基因表达控制系统的策略，预计将对医学和农业领域做出技术贡献，例如有效的遗传重组和表达系统的发展。为了了解转录和转录后控制系统的效率和状态，有必要分别分析植物细胞中的RNA，例如当前合成的植物细胞，合成后留在细胞中的RNA，以及正在翻译的细胞。因此，在第一年，我们专注于与拟南芥中新旧基因有关的“合成RNA”，并旨在全面分析散布在整个拟南芥基因组中的每个转录起源的RNA合成能力。然后，我们尝试为拟南芥RNA聚合酶II蛋白建立RNA免疫沉淀法（RIP方法），这是为此目的的必要实验系统。此外，与实验系统的建立同时，使用下一代序列仪和使用现有数据库的干燥分析从两个湿实验中开发了新的和旧的遗传信息。目前，我们正在研究RIP实验的每个步骤的条件，目前正在通过拟南芥野生菌株的精确比较基因组分析来制定新旧基因的列表。