ＲＮＡｉ非依存的ＤＮＡメチル化とゲノム防御機構：核内オルガネラ様配列を用いた解析

• Project/Area Number: 15J08708
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 吉田 貴徳 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: エピジェネティクス / DNAメチル化 / 植物 / ゲノム進化 / NUPT / NUMT / ゲノム防御

Outline of Annual Research Achievements

外来配列から核ゲノムを防御するエピジェネティックな機構としては、RNA依存的DNAメチル化（RdDM）が知られている一方、RNAi非依存的にDNAメチル化を引き起こす経路の存在も示唆されている。本研究は、植物の核ゲノム内に存在するオルガネラゲノム由来の塩基配列（核内オルガネラ様配列）がDNAメチル化される現象に着目し、RNAi非依存的にDNAをメチル化する機構の詳細を解明することを目的とした。また、このような外来DNAのメチル化によるゲノム防御機構とゲノム進化との関連性の解明を目指して研究を行った。
平成２９年度は、データについて解析と統計検定を行い、研究結果を国際誌へ投稿する準備を進めた。シロイヌナズナ、イネの両種において、特にNon-CGメチル化のメチル化レベルがオルガネラゲノムとの遺伝距離の増加に従って低下する傾向があった。遺伝距離により分けられたグループの間には、両種ともに有意な差がみられた。また、核内オルガネラ様配列は、核内に移行して最初の時期には周辺領域のDNAメチル化に関係なくDNAメチル化されるが、移行時期が古い配列は周辺領域により近いレベルのDNAメチル化状態になることが示された。解析結果は、移行時期が新しい配列と古い配列との間に、ゲノムに対する有害な効果の度合いに違いがあることを示唆している可能性がある。今年度に学術誌に発表したミトコンドリアゲノム由来の核内オルガネラ様配列の解析結果でも同様の傾向が示唆されている。
これまでに行なったシロイヌナズナ自然系統間の交配実験により、DNAメチル化状態が交配後に変化し、それが次世代にさらに多様化する傾向を見出していたが、この現象について新しい解析を行うために、オーストラリア連邦科学産業研究機構のヘテローシス研究グループに短期滞在し、開花調節因子である遺伝子に挿入されたトランスポゾンを対象とした解析を行った。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Analysis of nuclear mitochondrial DNAs and factors affecting patterns of integration in plant species (2017)
  • Author(s): Yoshida, T., Furihata, H.Y., Kawabe, A.
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 92 Issue: 1 Pages: 27-33
  • DOI: 10.1266/ggs.16-00039
  • NAID: 130006073210
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Gene duplication, silencing and expression alteration govern the molecular evolution of PRC2 genes in plants (2016)
  • Author(s): Furihata, H.Y., Suenaga, K., Kawanabe, T., Yoshida, T., Kawabe, A.
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 91 Issue: 2 Pages: 85-95
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00055
  • NAID: 130005421236
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Gene duplication, silencing and expression alteration govern the molecular evolution of PRC2 genes in plants. (2016)
  • Author(s): Furihata, H.Y., Suenaga, K., Kawanabe, T., Yoshida, T., and Kawabe, A.
  • Journal Title: Genes Genet. Syst. Volume: 未定
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Genome-wide analysis of parent-of-origin allelic expression in the triplicated genome of Brassica rapa. (2016)
  • Author(s): Yoshida, T., Bo, Y., Kawabe, A.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia 2016
  • Place of Presentation: Awaji Yumebutai Conference Center（兵庫県・淡路市）
  • Year and Date: 2016-11-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アブラナ科植物ハタザオのゲノム解析 (2016)
  • Author(s): 吉田貴徳、河邊昭
  • Organizer: 日本遺伝学会第88回大会
  • Place of Presentation: 日本大学国際関係学部三島駅北口校舎（静岡県・三島市）
  • Year and Date: 2016-09-07
• [Presentation] アブラナ科植物Brassica rapaにおけるゲノムインプリンティング (2016)
  • Author(s): 吉田貴徳、薄伊納、河邊昭
  • Organizer: 日本進化学会第18回大会
  • Place of Presentation: 東京工業大学大岡山キャンパス（東京都・目黒区）
  • Year and Date: 2016-08-25
• [Presentation] Epigenetic modification and molecular evolution of nuclear integrated organelle DNA fragments in plant species. (2016)
  • Author(s): Yoshida. T., Furihata, H.Y., Kakutani, T., Kawabe, A.
  • Organizer: The 27th International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Hwabaek International Convention Center（Republic of Korea）
  • Year and Date: 2016-06-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Brassica rapaにおけるゲノムインプリンティング候補遺伝子の探索 (2015)
  • Author(s): 薄伊納、吉田貴徳、河邊昭
  • Organizer: 日本遺伝学会第87回大会
  • Place of Presentation: 東北大学 ( 宮城県 ・ 仙台市 )
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] シロイヌナズナ属における葉緑体のRNAエディティングの種間変異 (2015)
  • Author(s): 河邊昭、降旗初佳、吉田貴徳
  • Organizer: 日本遺伝学会第87回大会
  • Place of Presentation: 東北大学 ( 宮城県 ・ 仙台市 )
  • Year and Date: 2015-09-24