BioExpo2010

1. 転写因子とmiRNAによるマウス胎生幹細胞の
分化過程における発現制御
○田口善弘（中央大学理工学部物理学科）
Paul Bertone（EMBL-EBI, UK)
〜バイオインフォマティクスによるデータ解析〜

2. 遺伝子発現データ
（Public domain)
マイクロアレイ
[Aiba et al, 2009]
マウス胎生
幹細胞(mESC)
神経細胞
Fibroblast
Trophoblast
初期細胞分化
(in vitro)
エピジェネティック

3. genome
microRNA
microRNA
mRNA
mRNA
TF TF
転写因子のバインディング（by ChIP-X 実験、
X: on chip[J. Kim, Cell (2008) at ES
Cell], seq, etc)とmiRNA target(by 計算機予
測 by Diva Tommei）で遺伝子の発現がどう制
御されているか知りたい。
注：miRNA自身の発現情報は未使用

5. miRNA1 ○×○○○○××
miRNA2 ○×○○××○○
Oct4 ×○○×○○××
Sox2 ○○○×○○××
Gene1
Gene2
Gene3
Gene4
Gene5
Gene6
Gene7
Gene8
miRNA target
gene list
(計算機予測)
VS
gene1
gene2
gene3
mES細胞
発現
制御
分化細胞
Chip-X

6. dddd 6
遺伝子発現データ
遺伝子選択
規格化済発現プロファイル
TF binding? miRNA target?
規格化（平均０、分散１）
主成分分析
(PCA)
付置 (2D) Each dot = gene expression
増大
減少
遺伝子発現データ（時系列）の前処理
1st
PC (57%)
時間

7. dddd 7
〈PC1g〉g∈{miRNA target genes}
ランダムに選んで平均をとる操作を
１万回繰り返した場合と比べてP値
を計算。
有意に「大きい（小さい）」値をと
れば、当該miRNAのTarget geneは分
化過程で転写量の増大（減少）が見
られる。
特定のmiRNA target gene の集団に対し
て、第一主成分の平均値を計算。

8. TF（転写因子)＋miRNA→P-value(by 1st
PC)
NQ,NQ,NBH:
FDR 補正後のP値＜0.05
であるmiRNAの数。
S1-Q,S1-Q':
(1-Q)値の和
Nlfdr :
局所fdrが0.8 以下の
miRNAの数
N:神経細胞
Z:Trophoblast
F,G:Extraembryonic
endoderm
Fb: Fibroblast

9. 約６００種類のmiRNAのうち、大部分（数百
個）がTarget gene をregulateしていることが
判明した(多重比較補正後）。
→ mESCの分化過程にmiRNA+TFの組み合わせが
有意に発現制御を行っていると分かる。
→ 複数のmiRNAが協同的に働いているか？

10. P値の小さいTF,miRNAを１０個選ぶ
１０個中M個のターゲットになって
いる遺伝子を選ぶ
PC1の平均をとる：<PC1>M
＜PC１＞M vs M :相関係数

11. 10
lineages
corr P-value
N 0.79 6.91E-03
0.96 1.21E-05
Z 0.94 1.32E-04
0.97 8.72E-06
G 0.86 2.85E-03
0.87 4.97E-03
F 0.98 3.37E-07
0.99 9.43E-08
Fb 0.84 2.52E-03
0.86 2.89E-03
平均としては１０個のTF
binding + miRNA targetで決
まっている！
時間
少ない
多い
１０個の選び方はいくつもある。２通りをそれぞれで試した。
遺伝子発現量

12. 結論
マウス胎生幹細胞の分化過程において
TFとmiRNAが協同的に働いて、分化した
細胞特異的な遺伝子発現パターンを制
御していることを示した。
実験的な検証が望まれる。

13. 腫瘍へのmiRNAのTransfection実験
（東北大安田純先生との協同研究）
答え：既知
miRNA target gene list
simple seed match
curated list
どちらでもtransfectionしたmiRNAは上位
にランクされる。
（但し、依然としてtransfectionしてい
ないmiRNAも有意になる）