モデル植物シロイヌナズナの高DNAメチル化表現型を示す変異体の選抜と解析

模式植物拟南芥中表现出高 DNA 甲基化表型的突变体的选择和分析

基本信息

批准号：
04J06163
负责人：
佐瀬英俊
金额：
$ 5.76万
依托单位：
National Institute of Genetics
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J06163/
关键词：
Epigenetics DNA methylation Arabiodopsis Histone modification Arabidopsis

项目摘要

研究課題の3年目で最終年度であった本年度は、当初の計画通りに1年目、2年目に単離されてきた変異体の詳細な解析を行った。私が本研究課題「モデル植物シロイヌナズナの高DNAメチル化表現型を示す変異体の選抜と解析」を遂行するにあたって、ゲノム中の複数の遺伝子座を高メチル化のターゲット候補として調べたが、その一つに我々がBONSAI(BNS)と呼ぶ遺伝子座がある。この遺伝子座は野生型では低メチル化状態にあるが、近傍にレトロトランスポゾンが挿入されており、このトランスポゾン配列は配列特異的に高度なDNAメチル化を受けている。我々は、このレトロトランスポゾンのエピジェネティック制御が阻害された状況下では近傍のBNS遺伝子が高メチル化を受けてジーンサイレンシングを引き起こすことを見いだしている(佐瀬ら、未発表)。本研究課題で私が単離した変異体にはDNAメチル化酵素、新規のピストン修飾酵素の変異を原因とするものが含まれるが、これらの変異体の背景ではやはりこのBNS遺伝子座に高メチル化が引き起こされることを明らかにしている。このDNAメチル化がどのような因子によって引き起こされているのか、シロイヌナズナの既知の変異体との二重変異体を作製し現在解析を進めている。また、これらの変異体は不稔性、葉の形態変化など様々な発生異常を示すことから、ゲノム中の他の遺伝子座にもエピジェネティック制御の変化を引き起こしていることが推察される。これらの遺伝子座を同定するために発現マイクロアレイ解析を行い、これまでに複数の発現が変化している遺伝子座候補を見いだしている。私は本研究課題において、生物ゲノム中では内在性トランスポゾンやリピート配列にDNAメチル化が偏在していることに注目し、DNAメチル化の標的となる配列とならない配列の特異性を決定している機構とはどのようなものか?という問題に3年間取り組んできた。一般にDNAメチル化は遺伝子発現を抑制し、トランスポゾンの不活化に重要な働きをもつ。一方、DNAメチル化によって生存に必須な遺伝子がサイレンシングを受けてしまった場合、生物にとって重大な脅威となる。私が今回単離してきた変異体の解析結果から推察されるのは、トランスポゾン配列以外の領域へのDNAメチル化の広がりを抑制するような機構の存在である。競争の激しい研究領域でもあるので、今回の研究成果の早期の論文発表を目指している。

今年是研究主题的第三年也是最后一年，我们对最初计划的第一年和第二年隔离的突变体进行了详细的分析。在执行这一研究主题时，“选择和分析显示模型植物拟南芥中高DNA甲基化表型的突变体”，我将基因组中的多个基因座作为候选甲基化靶标，其中一个是我们称之为BONSAI（BNS）的基因座。该基因座处于野生型中的低甲基化状态，但是逆转录座子已插入附近，该转座子序列经历了序列特异性的，高度DNA甲基化。我们发现，在附近的BNS基因经历过度甲基化并引起基因沉默。我在该研究主题中分离的突变体包括由DNA甲基酶突变和新活塞修饰酶引起的，但是在这些突变体的背景下，我还揭示了在该BNS基因座引起的高甲基化。目前，我们正在对哪些因素通过与已知拟南芥突变体产生双重突变体引起该DNA甲基化。此外，这些突变体表现出各种发育异常，例如不育和叶片形态的变化，并且可以推断基因组中的其他基因座也会导致表观遗传调节的变化。进行了表达微阵列分析以识别这些基因座，到目前为止，已经发现了多个候选基因座候选者的表达改变。在这个研究主题中，我专注于内源性转座子中DNA甲基化的不均匀分布和生物体基因组中的重复序列，并且已经研究了这个问题，以确定不是DNA甲基化目标序列的序列的特异性。 DNA甲基化通常抑制基因表达，并在失活的转座子中具有重要作用。另一方面，如果DNA甲基化会导致生存必不可少的基因沉默，则会对生物体构成严重威胁。我这次分离的突变体的分析结果可以推断出的是存在一种机制，该机制抑制了DNA甲基化向除转座子序列以外的其他区域的扩散。由于它也是一个竞争激烈的研究领域，我们的目标是及早提出本研究的论文。