The roles and mechanisms of chromatin memory in the robust responses under flactuating environments

染色质记忆在波动环境下鲁棒反应中的作用和机制

基本信息

批准号：
21H04977
负责人：
工藤洋
金额：
$ 403.94万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Specially Promoted Research
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-05-18 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

クロマチン長期記憶の環境応答におけるメカニズムと役割を理解するために、１．長期クロマチン記憶の新規メカニズム、２．新規環境要因で変化する長期クロマチン記憶のターゲット、３．長期クロマチン記憶の生態機能を明らかにすることが目的である。具体的には、① H3K27me3介在型プロモーターの解析による新規メカニズムの解明、② 修飾間のクロストークとDNAトポロジーの役割の解明、③ 温度ミミックをのターゲット解析、④ ウイルスで変化するロマチン記憶の解析、⑤ 長期クロマチン記憶の温度依存性と生態機能の解明、⑥ 防御における季節ゲーティングの解明、である。2022年度には、2021年度に引き続き、①②③⑥に重点を置いた。その結果、シロイヌナズナの7つのH3K4メチル化酵素と３つのH3K4脱メチル化酵素の同定が完了し、それぞれがH3K4me1/me2/me3にどのように影響するかを整理した（Oya et al 2022 Nature Communications他）。また、H3K27me3よりもさらに長期の抑制記憶として働くH3K9meと、抑制修飾CpGメチル化とのつながりを遺伝学的に示した（To et al 2022 Nature Communications）。さらに、ハクサンハタザオから得られた配列を用いて、任意の遺伝子に長期環境応答を付与する実験系を確立した。「環境要因」では、温度ミミックを人工合成し、植物の温度刺激を代替することを明らかにした。「生態機能」では、ヒストン修飾を介して、病虫害に対する誘導防御がシャットダウンされる新しい機構が存在することを示した。また、関連する英文の総説（Nishio & Kudoh 2023 Current Opinion in Genetics & Development）と日本語の解説（本庄・工藤 2023a,b）を出版した。

为了了解染色质长期记忆在环境反应中的机制和作用，1.长期染色质记忆的新机制，2。因新环境因素而改变的长期染色质记忆目标；3.目的是阐明长期染色质记忆的生态功能。具体来说，我们将：①通过分析H3K27me3介导的启动子阐明新机制，②阐明修饰与DNA拓扑之间串扰的作用，③模拟温度的目标分析，④分析随病毒变化的lomatin记忆，(5)阐明长期染色质记忆的温度依赖性和生态功能，以及（6）阐明防御中的季节性门控。 2022财年，继2021财年之后，我们重点关注①②③⑥。结果，我们完成了拟南芥中七种 H3K4 甲基转移酶和三种 H3K4 去甲基酶的鉴定，并整理了每种酶如何影响 H3K4me1/me2/me3（Oya 等人，2022 Nature Communications 等人）。此外，我们从基因角度证明了 H3K9me（比 H3K27me3 具有更长期的抑制性记忆）与抑制性修饰 CpG 甲基化之间的联系（To 等人 2022 Nature Communications）。此外，我们建立了一个实验系统，利用从大白菜中获得的序列，赋予任何基因长期的环境响应。关于“环境因素”，我们发现可以人工合成温度模拟物来替代植物中的温度刺激。关于“生态功能”，我们发现存在一种新机制，可以通过组蛋白修饰来关闭针对害虫和疾病的诱导防御。我们还发表了相关英文评论（Nishio & Kudoh 2023 Current Opinion in Genetics & Development）和日文评论（Honjo & Kudoh 2023a,b）。

项目成果

期刊论文数量（90）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

冬季の長期低温に応答する遺伝子の機能解析

冬季长期低温响应基因的功能分析

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Carcea I;Caraballo N;Marlin B;Ooyama R;Riceberg J;Mendoza N;Opendak M;Diaz V;Schuster L;Alvarado T;Lethin H;Ramos D;Minder J;Mendoza S;Bair-Marshall C;Samadjopoulos G;Hidema S;Falkner A;Lin D;Mar A;Wadghiri Y;Nishimori K;Kikusui T;Mogi K;Sullivan R;Froemk;清水華子，柴田あかり，工藤洋
通讯作者：
清水華子，柴田あかり，工藤洋

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