植物での様々な網羅的なデータを利用したゲノム解析

● 研究テーマ

• ❖遺伝子として同定されていない短い遺伝子の網羅的な同定（ペプチド大陸）
• ❖種内の表現型の多様性を利用して適応進化に関わる遺伝子の同定
• ❖進化過程で新しい機能を獲得した遺伝子の同定方法の確立

● 分野

ゲノム生物学、分子生物学、植物生理学

● キーワード

シロイヌナズナ、トランスクリプトーム、比較ゲノム

● 実施中の研究概要

　トランスクリプトーム、フェノームおよびメタボローム情報など、様々なオーミクス情報を統合して、生物の進化をシステムとして理解する研究を、RNAウイルス、哺乳類および植物の様々な生物種で推進してきました。今後の生物学では、今まで以上に様々な実験のデータが次々と蓄積していくことは明らかです。そのため、表現レベルの進化と結びつけるためには、様々な実験の情報を遺伝子やゲノム領域に関連付ける作業が重要になります。その整理したデータをもとに、幅広い生物学の知識と情報技術を駆使して、生物の共通の進化メカニズムや各生物の特有な表現型進化への分子レベルの進化メカニズムを明らかにして、生物全体の理解に繋がる研究を推進したいと思っています。

● 特徴ある実験機器、設備

植物育成室、蛍光顕微鏡、粉砕機、凍結乾燥機、ケミルミ画像撮影機器、コバリス、プロイディアナライザー、バイオアナライザ―、リアルタイムPCR、マイクロアレイスキャナー、計算サーバー

● 知的財産権（技術シーズ）

【特許出願】
発明名称 植物の形態形成および/または環境ストレス耐性に関与するポリペプチド　出願番号　特願2012-59415　発明者　花田耕介、樋口美栄子、吉積毅、中南健太郎、岡本正憲、関原明、松井南

● 過去の共同研究、受託研究、産業界への技術移転などの実績

・文部科学省科学研究費新学術領域研究 ゲノム支援　代表者(花田耕介） 高二酸化炭素条件下で変動する遺伝子群とその進化起源　2012年度　次世代シークエンス費用　(400万円)
・独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構(BRAIN)　技術シーズ開発型（若手枠）　代表者（花田耕介）　「インシリコ予測に基づいた植物の新規機能性低分子ペプチドの探索」　2012-2013年度（継続課題）　5,200万円
・CREST　分担研究　代表者（彦坂　幸毅）　研究領域「二酸化炭素資源化を目指した植物の物質生産力強化 と生産物活用のための基盤技術の創出」 研究課題名「将来の地球環境において最適な光合成・物質生産システムをもった強化植物の創出」 2011ー2016年度　3,500万円
・文部科学省　新学術領域（領域提案型） 代表者（花田耕介）　高二酸化炭素条件下で変動する遺伝子群とその進化起源　2012-2013年度　(10,000千円)
・文部科学省　基盤研究（A）　分担研究　代表者（柘植 尚志）　アルタナリア病原菌の植物寄生性を決定するCD染色体の進化的起源と成立機構　2011-2014年度
・文部科学省　新学術領域（領域提案型） 代表者（花田耕介）　高二酸化炭素条件下で変動する遺伝子群とその進化起源　2010-2011年度　(1,000万円)
・独立行政法人　理化学研究所　横浜所長ファンド　若手による連携研究枠　代表者（花田耕介）　「シロイヌナズナ野生株間の塩基および遺伝子発現の多様性から同定される植物2次代謝産物合成に関係する遺伝子群」　2009年度　300万円
・独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構　技術シーズ開発型（若手枠）　代表者（花田耕介）　「インシリコ予測に基づいた植物の新規機能性低分子ペプチドの探索」　2009-2011年度　8,800万円

● 業績

1. Hanada K*, Higuchi-Takeuchi M, Okamoto M, Yoshizumi T, Shimizu M, Nakaminami K, Nishi R, Ohashi C, Iida K, Tanaka M, Horii Y, Kawashima M, Matsui K, Toyoda T, Shinozaki K, Seki M, Matsui M. Small open reading frames associated with morphogenesis are hidden in plant genomes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013. 110:2395-400.
2. Hanada K*, Sawada Y, Kuromori T, Klausnitzer R, Saito K, Toyoda T, Shinozaki K, Li WH and Hirai M. Functional compensation of primary and secondary metabolites by duplicate genes in Arabidopsis thaliana. Mol Biol Evo. 2011, 28: 377-382.
3. Hanada K*, Kuromori T, Myouga F, Toyoda T, Shinozaki K. Increased expression and protein divergence in duplicate genes is associated with morphological diversification. PLoS Genet. 2009 5:e1000781.
4. Hanada K*, Akiyama K, Sakurai T, Toyoda T, Shinozaki K, Shiu SH. sORF finder: a program package to identify small open reading frames(sORFs) with high coding potential. Bioinformatics. 2010 26:399-400.
5. Hanada K, Vallejo V, Nobuta, K, Slotkin K, Lisch D, Meyers BC, Shiu SH, Jiang N*. Functional role of Pack-MULEs in rice inferred from purifying selection and expression profile. Plant CELL 2009 21:25-38.
6. Hanada K, Zou C, D-Li-Shi M, Shinozaki K, Shiu SH*. Importance of Lineage-Specific Expansion of Plant Tandem Duplicates in the Adaptive Response to Environmental Stimuli. Plant Physiology. 2008 148:993-1003.
7. Gingerich DJ, Hanada K, Shiu SH, Vierstra RD*. Large-Scale, Lineage-Specific Expansion of a Bric-a-Brac/Tramtrack/Broad Complex Ubiquitin-Ligase Gene Family in Rice. Plant Cell. 2007 :2329-2348.
8. Hanada K, Shiu SH, Li WH*. The Nonsynonymous/Synonymous Substitution Rate Ratio versus the Radical/Conservative Replacement Rate Ratio in the Evolution of Mammalian Genes. Mol Biol Evol. 2007 24:2235-2241.
9. Kubota R*, Hanada K, Furukawa Y, Arimura K, Osame M, Gojobori T, and Izumo S. Genetic stability of human T lymphotropic virus type I despite antiviral pressures by cytotoxic T lymphocytes. Journal of Immunology 2007 178:5966-5972.
10.Hanada K, Zhang, X, Borevitz, J. O., Li, W.-H., and Shiu, S.-H*. A large number of novel coding small open reading frames in the intergenic regions of the Arabidopsis thaliana Genome are transcribed and/or under purifying selection. Genome Research 2007 17:632-640.
11. Hanada K, Suzuki Y, Nakane T, Hirose O and Gojobori T*. The origin and evolution of porcine reproductive and respiratory syndrome viruses Mol Biol Evol. 2005 22, 1024-1031.
12. Hanada K, Suzuki Y, Gojobori T*. A Large Variation in the Rates of Synonymous Substitution for RNA Viruses and Its Relationship to a Diversity of Viral Infection and Transmission Modes. Mol Biol Evol. 2004 21, 1074-1080.
13. Tanaka Y, Hanada K, Mizokami M, Yeo AE, Shih JW, Gojobori T, Alter HJ*. A comparison of the molecular clock of hepatitis C virus in the United States and Japan predicts that hepatocellular carcinoma incidence in the United States will increase over the next two decades. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 26, 15584-15689.

● 研究室ホームページ

• http://www.bio.kyutech.ac.jp/~kohanada/