トランスポゾン脱抑制因子VANCの標的特異的な結合機構

转座子去抑制剂VANC的靶点特异性结合机制

基本信息

批准号：
22KJ0817
负责人：
田中優作
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

トランスポゾン（TE）はゲノム上を転移・増殖する塩基配列で、真核生物ゲノムの大きな割合を占める。TEの活動はゲノムの進化に寄与する一方で、遺伝子破壊などを介して宿主に害を及ぼすことも多い。そのため、DNAメチル化などのエピジェネティックな抑制修飾によってTEの活性化を防ぐ機構が、宿主において発達している。しかしながら、こうした抑制修飾に抗う仕組みをもったTEも存在する。本研究で扱うVANDAL属のTEは、モデル植物シロイヌナズナのゲノム中に1000コピー以上存在し、自己のDNA配列を特異的に脱メチル化する特異的脱抑制能という興味深い性質を有する。DNA脱メチル化が自己特異的であることで、他のTEや不必要な遺伝子の発現を最小限に抑えつつVANDALは転移・増殖が可能であり、この特異的脱抑制能はTEとして有効な生存戦略であると考えられる。本研究では、脱抑制の特異性を担う抗抑制因子VANCが、標的DNA配列に特異性に結合する分子基盤の解明を目的としている。特に、サブタイプの1つであるVANC21と結合DNA配列との複合体の構造情報が昨年度までに決定済みであったことから、配列特異的な結合に必要だと考えられるアミノ酸残基の重要性を確認するために、これらの残基をアラニン等に置換したVANC21（アラニン置換型VANC21）をin vitroで作出し、ゲルシフト法によって標的配列との結合が弱まるか検証を進めた。加えて、DNAとの相互作用領域のアミノ酸配列はVANCサブタイプ間で多様化しており、これがVANDAL属TEの有するサブタイプレベルでの高い標的配列特異性に寄与するか検証することを目指した。具体的には、VANCのDNA相互作用領域をサブタイプ間で交換したVANC（キメラ型VANC）を作成し、標的DNA配列が入れ替わるかをゲルシフト法により評価する実験を進行中である。

转座子（TES）是在基因组上转移和生长的核苷酸序列，并占真核基因组的很大比例。尽管TE活性有助于基因组进化，但它通常会通过基因破坏等危害宿主。因此，在宿主中已经开发了机理，以防止通过表观遗传抑制修饰（例如DNA甲基化）激活TE。但是，也有具有抵抗这种抑制性修饰的机制。这项研究中涵盖的vandal属的TE存在于拟南芥模型植物的基因组中，并且具有特定的抑制能力的有趣特性，可以特异性地脱甲基化自己的DNA序列。由于DNA脱甲基化是自我特异性的，因此Vandal能够转移和增殖，同时最大程度地减少TES和不必要的基因的表达，并且这种特定的抑制能力被认为是TES的有效生存策略。这项研究旨在阐明负责抑制特异性的抗抑郁剂VANC与靶DNA序列的结合。 In particular, since structural information on the complex between VANC21, one of the subtypes, and the binding DNA sequence had been determined by last year, in order to confirm the importance of amino acid residues that are thought to be necessary for sequence-specific binding, VANC21 (alanine-substituted VANC21), in which these residues are replaced with alanine or the like, was produced in vitro, and we investigated whether binding to the凝胶转移将削弱目标序列。此外，与DNA相互作用区域的氨基酸序列在万克亚型之间有多种多样，我们旨在验证这是否有助于在vandal属TE的亚型水平上的高靶序列特异性。具体而言，目前正在进行实验，以创建VANC（嵌合VANC），其中vancs的DNA相互作用区域在亚型之间交换，并评估目标DNA序列是否被凝胶转移交换。