シロイヌナズナのインプリント遺伝子活性化におけるクロマチン機能とDNA脱メチル化

拟南芥印迹基因激活过程中的染色质功能和 DNA 去甲基化

• 批准号: 09F09311
• 负责人: 木下 哲
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09311/
• 关键词: シロイヌナズナ; エピジェネティクス; DNA脱メチル化; 胚乳; インプリント遺伝子; インプリンティング; DNAメチル化

植物のインプリント遺伝子がどのようにDNA脱メチル化を受け、どのように片一方の対立遺伝子のみが活性化されるかは多くの部分が不明である。この過程では、DNA脱メチル化を受ける領域の認識・決定、クロマチンリモデリング、ヒストン修飾、塩基除去修復系によるDNA脱メチル化、転写のステップ等が少なくとも考えられる。しかしながら、これらがどのような順番で制御されるかに関してさえ未だ不明である。本研究では、シロイヌナズナを用いて、DNAメチル化を伴って遺伝子発現不活化状態にあるFWAインプリント遺伝子をモデルにこれらの問題に切り込むことを目的としている。FWAはDNAの脱メチル化を受ける時期と細胞、シスエレメント等、多くが明らかになっている数少ないモデル遺伝子である。これまでに、インプリント遺伝子FWAの遺伝子発現を指標にして、ゲノムインプリンティングの制御に関わる変異体を複数単離している。外国人特別研究員のDiana Buzasさんの解析から、alac4変異体は受精前の中央細胞においてFWA-GFPリポーターを活性化できないとともに、他のインプリント遺伝子も活性化できないため、インプリンティングの確立に深く関わる因子と考えられる。また、原因遺伝子は、人から酵母まで保存されているが、その機能が未解明な低分子タンパク質をコードする遺伝子が原因であることを明らかにしている。さらにALAC4遺伝子が中央細胞や胚乳を取り囲む細胞層で強く発現することなどを明らかにしつつある。

在许多方面尚不清楚印迹植物基因如何经历DNA脱甲基化，以及只有一个等位基因被激活。该过程至少可以考虑识别和确定正在进行DNA脱甲基化，染色质重塑，组蛋白修饰，通过碱基切除修复系统DNA去甲基化的区域以及转录步骤。但是，仍然不清楚这些控制的顺序。这项研究旨在使用拟南芥在基因表达中注入FWA烙印基因，将DNA甲基化的基因表达灭活状态注射到这些问题中。 FWA是在许多情况下揭示的少数模型基因之一，例如DNA脱甲基化，细胞和顺式元素的时间。迄今为止，使用印迹基因FWA的基因表达作为指标，已经分离了与基因组印迹调节的多个突变体。外国特殊研究人员戴安娜·布扎斯（Diana Buzas）的分析表明，在受精之前，ALAC4突变体无法激活中央细胞中的FWA-GFP报告基因，而其他印迹基因无法激活，这使其成为与印迹建立深深涉及的因素。它还揭示了因果基因从人类到酵母菌的保守，但是其功能尚不清楚是由编码小分子蛋白的基因引起的。此外，越来越清楚的是，alac4基因在中央细胞和胚乳周围的细胞层中强烈表达。