我々は、一度樹立したトラップアレルのレポーター遺伝子を、Cre/変異loxシステムを利用して任意の遺伝子に置換することができる可変型遺伝子トラップシステムを開発し、データベースEGTCを公開している。平成２９年９月末の時点で1278クローンのES細胞株を登録しており、その中の501クローンについてマウスラインを樹立し、CARD R-BASEに寄託している。
遺伝子トラップでは、使用しているベクターやES細胞によって、トラップしやすい遺伝子に偏りがある事が知られている。またプロモータートラップを行っているため、ES細胞で発現している遺伝子しかトラップできないという制約がある。そこで、EGTCでトラップしている遺伝子に機能的な偏りが無いかどうかを検討した。
トラップした遺伝子のマウス染色体上の分布の解析、KEGG
Pathway解析、及びGene Ontology (GO)解析を行った。EGTCマ
ウスラインがトラップしている遺伝子は、幅広い分野のRefSeq遺伝子をカバーし、機能的な偏りは特に無いことを確認した。
データベースEGTCに登録しているマウスラインは、幅広い分野におけるノックアウトマウスリソースとして、有用であると考えられる。
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可変型遺伝子トラップシステム
Isolation of Gene Trap Clones

Trap vectorlox71

loxP lox2272 lox511

PCre/lox System

Gene XPPP

ES cell

Post-insertional modification
Production of Chimeric MicePAAAAAAA

Chimeric mice

Sequencing

Gene Analysis of Trapped Clone by 5‘-RACE+/+

Normal mice+/geo+/geo+/+

Establishment of mutant mouse lines

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EGTC Database

New; 76(5.9 %)EST; 48(3.8 %)2 Oct, 2017

Known; 1,154(90.3 %)Top Page

http://egtc.jp
Total 1,278クローンのうち、1,076クローンについて、トラップした遺伝子の染色体上の位置を、UCSC Genome BrowserのBLAT searchで決定している。
また501クローンについてマウスラインを樹立しCARD R-BASEに寄託している。
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IGTC cell lines in database(2017- 9-30)
ES cell lines：121,703
IGTC cell line coverage
Ensembl; 12,393 genes (39.33%)
Entrez; 16,377 genes (24.86%)
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The International Gene Trap Consortium (IGTC)
Member(2017- 9-30)

Celllines

BG

BayGenomics

USA14180

CMHDCentre for Modeling Human Disease

Canada

14377

EGTC

Exchangeable Gene Trap Clones

Japan1175

ESDB

Mammalian Functional Genomics Center

Canada11660

EUCOMM

European Conditional Mouse Mutagenesis

EU39047

FHCRC

Soriano Lab Gene Trap Database

USA

1627

GGTC

German Genetrap Consortium

Germany

25211

RBRC

RIKEN BioResource CenterJapan

1732

SIGTR

Sanger Institute Gene Trap Resources

UK

11886

TIGEM

TIGEM-IRBM Gene TRAP Project

Italy

809

Total

121703

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The International Gene Trap Consortium(IGTC)(2017- 9-30)
MemberCelllines

BG

Sympk

Msi2

MemberCell lines

Sympk

Msi2

13,217121

FHCRC

1,62702

CMHD

15,87506

GGTC

25,364061

EGTC

1,23716RBRC

1,72300

ESDB

11,08500

SIGTR

11,886019

EUCOMM

43,433

196

TIGEM

809

04Total126,189

3210*Sympk: Symplekin, Msi2: Musashi homolog 2 (Drosophila).

トラップベクターの種類によって、トラップする遺伝子に偏りがある事が知られている。従って、網羅的な解析を行うためには様々な種類のトラップベクターを使用する必要がある。
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Chromosomal Distribution ofTrapped Genes.
EGTCクローンがトラップしている遺伝子に特別な偏りがないかどうかを調べるために、まずEGTCクローンとIGTCクローンの染色体上の分布を調べた。
次に、RefSeq genesを用いて、マウスゲノム全体における遺伝子の染色体上の分布を調べ、トラップクローンの分布と比較した。
RefSeq geneのデータは、NCBI mouse genome assembly(build 36) and patch release 2 (GRCm38.p2) provided by
Genome Reference Consortium[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/projects/genome/assembly/grc/mouse/data/]を使用した。
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12
Chromosomal
Distribution of Trapped Ggenes.

EGTCIGTC
RefSeqRate of Cell Line or Genes (%)

1086420123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 X Y

Chromosome

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KEGG Pathway Analysis of
the EGTC Cell Lines
我々が行っている可変型遺伝子トラップ法では、プロモータートラップを行っているために、ES細胞で発現している遺伝子しかトラップできないという制約がある。このことは、EGTCリソースに関して、トラップした遺伝子の機能の多様性を減少させる可能性がある。そこで、EGTCクローンがトラップした遺伝子について、機能的な偏りがないかどうかをKEGG Pathwayを用いて検討した。

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KEGG PATHWAY Analysis
1162 EGTC cell lines
800 clones could be annotated to KEGG GENES
289 clones can be mapped to KEGG PATHWAY
Total 932 pathways

KEGG PATHWAY
Network First Level
1. Metabolism
2. Genetic Information Processing
3. Enviromental Information Processing
4. Cellular Processes
5. Organismal Systems
6. Human Diseases

Total 382
Total 43
Second Level

13434910

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174
2231
1966
70
正健（熊本大学）

Example of KEGG Genes : Ctnnd1 (Ayu21-W6)

3.2 Signal transduction
4.4 Cell Comunication
5.1 Immune System
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300

KEGG Pathway Analysis of the EGTC Cell Lines255

6.2: Cancers: Specific types
250

6.1: Cancers: Overview
3.2: Signal transduction

EGTC ES Cell Lines200

1.7 (15)
1.5 (13)

1.11 (2)
1.9 (1)
1.8 (5)153

1.6 (2)1.0(48)089
4.4 (35)

2.3(26)3.2(130)

5.7 (2)

6.6 (10)6.7 (1)
6.5 (8)6.4 (25)

5.4 (28)

4.2 (16)

2. Genetic
Information
Processing

6.2(66)5.2 (30)

4.3 (14)2.2(29)2.1 (17)

1.
Metabolism

6.8(22)5.3 (8)2.4 (11)

1.1 (18)

5.9 (5)5.8 (10)5.5 (8)83

1.3(35)
1.2 (5)50

5.6(41)

3.3 (18)

1.4 (15)100

6.9(49)191

1.12 (2)161
150

6.10 (9)3.1 (5)

3. Environmental
Information
Processing

4.1 (24)

4. Cellular
Processes

5.1(59)5. Organismal
Systems

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6.1(65)

6. HumanDiseases
正健（熊本大学）

KEGG Pathway Analysis ofthe EGTC Cell Lines
First level categoryで一番多かったのは[6,HumanDisease](255)であり、[6.1 Cancers: Overview](65)と[6.2Cancers: Specific types](66)を含んでいる。このことは、ES細胞で発現してる遺伝子の多くが癌と関係があることを示唆している。
また、EGTCクローンが最も多くマップされたSecond levelcategoryは、[3.2 Signal transduction](130)であり、ES細胞の未分化状態を維持するためにSignal transductionパスウェイが重要であることを示唆している。
さらに全体的に見ると、EGTCクローンがトラップしている遺伝子は、ほとんど全て（41/43）のsecond-level categoriesをカバーしていた。
これらのことから、トラップした遺伝子の中で、遺伝子機能の特別な偏りは無いと考えられる。
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Gene Ontology Analysisof EGTC Mouse Lines
KEGG pathwayの情報を持つ遺伝子の数は限られているため（113genes among 454 trap lines）、EGTCマウスラインの解析においてMGIが提供しているGO classificationを用いることにした。その結果、454マウスラインの中で、313マウスラインがトラップした遺伝子について、少なくともひとつのGO termがアノテーションされていることが分かった。
まず最初に、各GO termにアノテーションされているマウスラインの数を数える『GO term direct assay』を行った。しかしながら、EGTCマウスラインがトラップした遺伝子の全体的な傾向を推定することは困難であった。
そこで次に、EGTCマウスラインがトラップした遺伝子の機能的な分布を理解するために、『second-level category assay』を行い、トラップした遺伝子とマウスゲノム全体のRefSeq遺伝子を比較した。
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GO解析の例: Fto (Ayu21-W21)

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正健（熊本大学）

GO term: adipose tissue development

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CategorySecond level category
GO term

Path Tree
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Biological Process
GO term direct assay

EGTC mouse line: Total 454
transcription, DNAdependent 61
regulation oftranscription,
DNA-dependent
60

The top 6 GO terms are listed(272 mouse lines, 1757 GO terms)
Rank

Biological process GO term

Mouselines

1transcription, DNA-dependent

61

22.4

2

regulation of transcription,
DNA-dependent

60

22.1

3

transport

2910.74

multicellular organismaldevelopment

248.8

5

negative regulation oftranscription from RNA
polymerase II promoter238.56phosphorylation%

Transport 29The others1542

トラップした遺伝子は、Biological Processに関して幅広18
6.6
い分野のGO termをカバーしている。

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Second level
categories forbiological processinclude 24 GOterms.

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GO Analysis of the EGTC Mouse Lines ; Biological Process
Total
272
mouselines,
24969
RefSeqgenes.

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GO Analysis of the EGTC Mouse Lines ; Cellular Component

Total
288
mouselines,
24780
RefSeqgenes.

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GO Analysis of the EGTC Mouse Lines ; Molecular Function

Total
275
mouselines,
24367
RefSeqgenes.

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EGTCマウスラインのGene Ontology解析
３種類のカテゴリー全てにおいて、second-level
categoriesのトップから２つまでは、EGTCマウスラインでトラップした遺伝子とRefSeq遺伝子で完全に一致していた。
このことは、EGTCマウスラインでトラップした遺伝子に関して特別なバイアスはかかっていないということを示している。
さらに、頻度１％以下のsecond-level categoriesについても、EGTCマウスラインでトラップした遺伝子とRefSeq遺伝子は、ほぼ完全に一致した。
これらの結果は、EGTCマウスラインがトラップした遺伝子の機能的な分布は、マウスゲノム全体におけるRefSeq遺伝子の機能的な分布と似ていることを示している。
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結論（１）可変型遺伝子トラップクローンデータベース（EGTC）を構築し、全世界に公開している。これまでにEGTCクローンを用いた論文が26報公開された。
（２）Total 1,278クローンのうち、1,076クローンについて、トラップした遺伝子の染色体上の位置を決定している。また501クローンについてマウスラインを樹立し、CARD R-BASEに寄託している。

（３）トラップした遺伝子のマウス染色体上の分布の解析、KEGG Pathway解析、及びGene Ontology解析を行った。
EGTCマウスラインがトラップしている遺伝子は、幅広い分野のRefSeq遺伝子をカバーし、機能的な偏りは特に無いことを確認した。
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