九州大学,理化学研究所,科学技術振興機構（ＪＳＴ）

令和６年１２月７日

九州大学
理化学研究所
科学技術振興機構（ＪＳＴ）

遺伝子同士の距離変化が発現を調節する新たな仕組みを発見

～疾患の発症原因解明や治療標的発見への応用に期待～

ポイント

従来、遺伝子の発現調節には、エンハンサー（遺伝子発現を促進する領域）やプロモーター（発現の開始点）といったＤＮＡ領域が互いに近接することが重要とされてきました。しかし、これらの領域の動的な近接性が発現の変動に与える影響は十分には解明されていませんでした。特に、発現が活発な遺伝子周辺でのエンハンサーとプロモーターの距離の変化が、どのように転写活性と結び付くのかは未知の領域でした。

本研究では、遺伝子間の距離の変化が発現の動態を調整する新たなメカニズムを解明しました。遺伝子発現の調節メカニズムの理解は、疾患の発症原因や治療標的の発見に直結する重要な研究領域です。

九州大学 生体防御医学研究所の落合 博 教授、大石 裕晃 助教、大川 恭行 教授らの研究グループと、理化学研究所の新海 創也 上級研究員、大浪 修一 チームリーダー、広島大学の山本 卓 教授らの研究グループは、マウス胚性幹細胞を用いて、エンハンサーとプロモーターが遺伝子発現に与える影響を調べました。この研究には、ｓｅｑ－ＤＮＡ／ＲＮＡ／ＩＦ－ＦＩＳＨ解析と呼ばれる先進的なイメージング技術に加え、数理シミュレーションも利用しました。その結果、特定の遺伝子が活発に発現しているとき、周辺の特定ＤＮＡ領域が近接し、さらに転写関連因子が集積することを確認しました。この集積が遺伝子発現を促進する可能性が示唆され、遺伝子発現制御の新たな視点を提供すると考えられます。

今回の発見は、遺伝子発現の基礎的理解を深めると同時に、将来的な遺伝子治療や創薬分野への応用が期待されます。また、同様のメカニズムが他の遺伝子や細胞種でも見られるかを検証することで、疾患治療に役立つ新たなアプローチの開発につながる可能性もあります。

本研究成果は、アメリカの科学雑誌「Ｓｃｉｅｎｃｅ Ａｄｖａｎｃｅｓ」に２０２４年１２月７日（日本時間）に掲載されます。

本研究は、ＪＳＰＳ科研費（ＪＰ２１Ｈ０５７５３、ＪＰ２２Ｈ０２６０９、ＪＰ２２Ｈ０４６９４、ＪＰ２４Ｈ０２３２６、ＪＰ２２Ｋ１５０８４、ＪＰ２３Ｈ０４２９７、ＪＰ１８Ｈ０５５２７、ＪＰ２４Ｈ０２３２３）、科学技術振興機構（ＪＳＴ） 戦略的創造研究推進事業 ＣＲＥＳＴ（ＪＰＭＪＣＲ２３Ｎ３）、国立遺伝学研究所 共同研究・研究会「ＮＩＧ－ＪＯＩＮＴ」（７６Ａ２０２３、１５Ｒ２０２３、６９Ａ２０２４、１４Ｒ２０２４）、九州大学 メディカルオミックスイニシアティブ、共同利用・共同研究拠点 共同研究推進プロジェクト（連携大学間卓越研究プロジェクト ＣＵＲＥ、ＪＰＭＸＰ１３２３０１５４８６）、ＲＩＫＥＮ－広島大学 科学技術ハブ連携研究プログラム、武田科学振興財団および三菱財団の助成を受けたものです。

＜プレスリリース資料＞

＜論文タイトル＞

“Transcription-coupled changes in genomic region proximities during transcriptional bursting”
ＤＯＩ：10.1126/sciadv.adn0020

＜お問い合わせ先＞

（英文）“Close encounters between distant DNA regions cause bursts of gene activity”

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