植物１９Ｓプロテアソームによるヒストン修飾を介した環境応答制御機構の解析

• Project/Area Number: 12J07285
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied molecular and cellular biology
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 佐古 香織 独立行政法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: プロテアソーム / シロイヌナズナ / DNAメチル化 / 26Sプロテアソーム / エピジェネティック

Outline of Annual Research Achievements

近年，植物は環境ストレスに対し，ヒストン修飾やDNAメチル化といったエピジェネティックな制御系によって遺伝子発現を変化させ，適応していることが明らかになってきた。一方，プロテアソームは，能動的タンパク質分解によって細胞周期をはじめとした様々な生命現象を制御するタンパク質複合体である。これまでの申請者の研究から，シロイヌナズナにおいてプロテアソームが，エピジェネティックな遺伝子発現制御に関与することを明らかにした。本研究では，植物プロテアソームによるエピジェネティック制御の分子メカニズムの解明を目的として研究を実施した。
当該年度は次世代シークエンサーを用いた全ゲノムのDNAメチル化レベルの解析を実施した。その結果，プロテアソーム変異体においてトランスポゾン領域のCHG配列のDNAメチル化が増加することを見出した。CHG配列のDNAメチル化は植物特異的なメチル基転移酵素CMT3によって付加されることが報告されている。実際にプロテアソーム変異体でメチル化レベルが増加した領域はCMT3によって制御される領域と一致した。また，免疫沈降法によってプロテアソームとCMT3との相互作用を検証した結果，プロテアソームはCMT3と相互作用することを明らかにした。さらに，CMT3がプロテアソームによって分解制御を受けることも示された。以上の結果から，植物プロテアソームはCMT3を適正に分解制御することによって，ゲノムが過剰なDNAメチル化を受けることを抑制している可能性が示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Chromatin changes in response to drought, salinity, heat, and cold stresses in plants (2015)
  • Author(s): Kim JM, Sasaki T, Ueda M, Sako K, Seki M
  • Journal Title: Frontiers in Plant Science Volume: 6 Pages: 114-114
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00114
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Proteomic analysis of 26S proteasome reveals direct interaction with transit peptides of plastid protein precursors for degradation. (2014)
  • Author(s): Sako K, Yanagawa Y, Kanai T, Sato T, Seki M, Fujiwara M, Fukao Y, Yamaguchi J
  • Journal Title: Journal of Proteome Research Volume: 13 Issue: 7 Pages: 3223-3230
  • DOI: 10.1021/pr401245g
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Arabidopsis RPT2a, 19S proteasome subunit, regulates gene silencing via DNA methylation (2012)
  • Author(s): Kaori Sako
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 5 Pages: e37086-e37086
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0037086
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sugar-inducible RPT2a, a subunit of 26S proteasome, participates in sugar response in <i>Arabidopsis</i> (2012)
  • Author(s): Huihui Sun
  • Journal Title: Plant Biotechnology Volume: 29 Issue: 3 Pages: 279-284
  • DOI: 10.5511/plantbiotechnology.12.0409a
  • NAID: 10030804760
  • ISSN: 1342-4580, 1347-6114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 植物26Sプロテアソームの多様な機能 (2012)
  • Author(s): 佐古香織
  • Journal Title: KAGAKU TO SEIBUTSU Volume: 50 Issue: 4 Pages: 232-234
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.50.232
  • NAID: 10030819348
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
• [Journal Article] 植物のRING型ユビキチンリガーゼとプロテアソームシステムの機能 (2012)
  • Author(s): 前川修吾, 佐古香織, 佐藤長緒
  • Journal Title: 生化学 Volume: 84 Pages: 416-424
• [Presentation] シロイヌナズナ26Sプロテアソームによるトランスポゾン領域のDNAメチル化制御機構の解析 (2015)
  • Author(s): 佐古 香織
  • Organizer: 第56回 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] 植物26Sプロテアソームによるヘテロクロマチン制御機構の解析 (2014)
  • Author(s): 佐古 香織
  • Organizer: 新学術領域 ユビキチンネオバイオロジー領域班会議
  • Place of Presentation: ホテルたつき（愛知県蒲郡市）
  • Year and Date: 2014-12-04
• [Presentation] Regulation of cell size by 26S proteasome in Arabidopsis (2014)
  • Author(s): Kaori Sako
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-26
• [Presentation] シロイヌナズナ26Sプロテアソームによるタンパク質分解を介したヘテロクロマチン形成機構の解析 (2014)
  • Author(s): 佐古 香織
  • Organizer: 第78回 日本植物学会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-13
• [Presentation] シロイヌナズナ26Sプロテアソームによるヘテロクロマチン制御機構の解析 (2014)
  • Author(s): 佐古香織
  • Organizer: 第55回植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山県富山市
  • Year and Date: 2014-03-19
• [Presentation] Ub・26Sプロテアソーム系を介した葉緑体制御機構の解析 (2013)
  • Author(s): 佐古香織
  • Organizer: 新学術領域 ユビキチンネオバイオロジー 第2回領域班会議
  • Place of Presentation: 静岡県熱海市
  • Year and Date: 2013-12-12
• [Presentation] シロイヌナズナ26Sプロテアソームを介したエピジェネティック制御機構の解析 (2013)
  • Author(s): 佐古香織
  • Organizer: 新学術領域 植物環境突破力 第4回班会議
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市
  • Year and Date: 2013-11-14
• [Presentation] 環境ストレス応答におけるシロイヌナズナ26SプロテアソームサブユニットRPT2aの機能解析 (2013)
  • Author(s): 佐古香織
  • Organizer: 第54回植物生理学会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山県)
  • Year and Date: 2013-03-21
• [Presentation] Arabidopsis RPT2a, 26S proteasome subunit, plays an important role in the negative regulation of DNA methylation (2012)
  • Author(s): Kaori Sako
  • Organizer: ZOMES VII
  • Place of Presentation: ミュンヘン(ドイツ)
  • Year and Date: 2012-09-19
• [Book] Plant Proteomics : Methods and Protocols Second Edition (2014)
  • Author(s): Sato T, Sako K, Yamaguchi J
  • Total Pages: 750
  • Publisher: Springer Protocol, Humana Press