ヒトゲノムの作動原理の理解によるヒト疾患の解明と医療応用

個人の遺伝情報が、ヒトの体の中でどのようにして働き、「生病老死」を司っているのかほとんどわかっていません。我々は、古典的生化学、分子生物学、システム生物学、情報科学、霊長類学、医学などを融合させて、私たちを人間たらしめているヒトゲノムの研究をしています。約31億塩基対からなるヒトゲノムの理解には、ヒトの体を構成しているそれぞれの細胞において、どのような刺激・転写因子で、どのゲノム領域から、どのくらいのRNA分子が読み出され、どのような転写後調節（スプライシング、安定性制御、翻訳など）を受けて、最終的にどのような機能を果たすのか？この一つ一つのプロセスを高精細に計測し、得られた膨大なデータを統合的に解析する必要があります。そのために、様々なバックグランドのメンバーが集まり、NET-CAGE法、シングルセル解析法、短鎖・長鎖シークエンス技術、人工知能、イメージングといった最先端技術を駆使しています。自分たちのオリジナルなゲノム解析技術を開発し、自分たちしか観ることのできないゲノム観を俯瞰することで、新しい科学的概念、そして新しい革新的医療を生み出します。

具体的には、主に以下のテーマに取り組んでいます。

• ヒトゲノム・遺伝子の基盤構築
• ヒトのエンハンサー・ゲノムネットワークの解析
• 新しいシークエンス解析技術とin silico解析法の開発
• ヒトゲノムの非コード領域を解読する技術の開発
• ヒト・類人猿・その他霊長類のゲノム進化の研究
• ヒトの疾患ゲノム研究
• 新しいゲノム医療・創薬の開発
• 次世代ヘルスケア・予防医療の基盤構築

Hirabayashi S., Bhagat S., Matsuki Y., Takegami Y., Uehata T., Kanemaru A., Itoh M., Shirakawa K., Takaori-Kondo A., Takeuchi O., Carninci P., Katayama S., Hayashizaki Y., Kere J., Kawaji H., Murakawa Y. NET-CAGE Characterizes Dynamics and Topology of Human Transcribed Cis-regulatory Elements. Nature Genetics, 51(9):1369-1379 (2019)

Yoshihara M., Araki A., Kasama Y., Sunayama M., Abe M., Nishida K., Kawaji H., Hayashizaki Y., Murakawa Y. Hotspots of de novo point mutations in induced pluripotent stem cells. Cell Reports, 21:308-315. (2017)

Murakawa, Y., Yoshihara, M., Kawaji H., Nishikawa M., Zayed H., Suzuki H., Fantom Consortium, Hayashizaki Y. Enhanced identification of transcriptinal enhancers provides mechanistic insights into diseases. Trends in Genetics 32:76-88. (2016)

Murakawa, Y., Hinz, M., Mothes, J., Schuetz, A., Yasuda, T., Mastrobuoni, G., Friedel, C.C., Dölken, L., Kempa, S., Schmidt-Supprian, M., Heinemann, U., Wolf, J, Scheidereit, C., Landthaler, M. RC3H1 represses the IKK/NF-κB negative feedback regulator A20 by binding to a 3’UTR composite structure-sequence element. Nature Communications, 6:7367. (2015)

Mino, T., Murakawa, Y., Fukao, A., Vandenbon, A., Wessels, H., Ori, D., Uehata, T., Tartey, S., Akira, S., Suzuki, Y., Vinueesa, GG., Ohler, U., Standley, DM., Landthaler, M., Fujiwara, T., Takeuchi, O. Regnase-1 and Roquin Regulate a Common Element in Inflammatory mRNAs by Spatiotemporally Distinct Mechanisms. Cell, 161 1058-1073. (2015)

Rybak-Wolf, A. (#), Jens, M. (#), Murakawa, Y. (#), Herzog, M., Landthaler, M., Rajewsky, N. A variety of Dicer substrates in human and C.elegans. Cell, 159 1153-1167. (2014) (#equally contributing first author)

Schuetz, A., Murakawa, Y., Rosenbaum, E., Landthaler, M., Heinemann, U. Roquin binding to stem-loop mRNAs induces protein dimerization and involves a winged helix-turn-helix motif. Nature Communications, 5 5701. (2014)

Baltz, AG., Munschauer, M., Schwanhäusser, B., Vasile, A., Murakawa, Y., Schueler, M., Youngs, N., Penfold-Brown, D., Drew, K., Milek, M., Wyler, E., Bonneau, R., Selbach, M., Dieterich, C., Landthaler, M. The mRNA-bound proteome and its global occupancy profile on protein-coding transcripts. Molecular Cell, 46 674-690. (2012)

Murakawa, Y., Sonoda, E., Barber, L.J., Zeng, W., Yokomori, K., Kimura, H., Niimi, A., Lehmann, A., Zhao, G.Y., Hochegger, H., Boulton, SJ., Takeda, S. Inhibitors of the proteasome suppress homologous DNA recombination in mammalian cells. Cancer research, 67, 8536-8543. (2007)