自然環境下のトランスポゾンの脱抑制現象の把握とエピジェネティックな修飾動態の解析

• Project/Area Number: 17J02659
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 伊藤 佑 京都大学, 生態学研究センター, 特別研究員(PD) (70780906)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: トランスポゾン / 反復配列 / 自然環境下 / エピジェネティクス / エピゲノム / 植物

Outline of Annual Research Achievements

自然環境下において、反復配列・トランスポゾンのRNA発現やDNA・ヒストンのメチル化などエピジェネティックな動態がどのような動態にあるか調べるため、兵庫県多可郡に存在するハクサンハタザオ (Arabidopsis halleri subsp. gemmifera)の自然集団を用いた定期的なサンプリング・また実験室での日長・昼夜の温度を操作できるインキュベーターを用いた環境操作実験から得られたデータについて解析を進めた。
その結果、野外における季節の変化に応じてDNAのメチル化レベルが変化する領域の存在が明らかになった。その中には反復配列が含まれ、その反復配列が含まれる遺伝子座のRNA発現とDNAメチル化レベルに逆の季節パターンが見られた。この結果については原著論文として発表した。また、定期的に行われたRNA発現・ヒストン修飾のデータの解析を行ったところ、トランスポゾンごとにそのRNA発現・ヒストン修飾について特徴的な季節動態を示すものがあることが明らかになった。また、これら継時的なエピゲノム動態の背後にある分子機構の詳細に迫るべく開始した、国外の研究機関との共同研究については来年度以降の継続も決定しており、今後の発展が期待できる。
本計画により、これまで基本的にはゲノム内でエピジェネティックな修飾を受け、抑制されていると考えられてきた反復配列・トランスポゾンが、実際に植物が生息する自然環境下では極めてダイナミックな動態を持つことが明らかになった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] John Innes Centre(英国)
• [Int'l Joint Research] John Innes Centre(英国)
• [Journal Article] Seasonal Stability and Dynamics of DNA Methylation in Plants in a Natural Environment (2019)
  • Author(s): Ito、Nishio、Tarutani、Emura、Honjo、Toyoda、Fujiyama、Kakutani、Kudoh
  • Journal Title: Genes Volume: 10 Issue: 7 Pages: 544-544
  • DOI: 10.3390/genes10070544
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Seasonal stability and dynamics of DNA methylation in plants in a natural environment (2019)
  • Author(s): Ito Tasuku、Nishio Haruki、Tarutani Yoshiaki、Emura Naoko、Honjo Mie N.、Toyoda Atsushi、Fujiyama Asao、Kakutani Tetsuji、Kudoh Hiroshi
  • Journal Title: bioRxiv Volume: -
  • DOI: 10.1101/589465
• [Journal Article] Evolution of sequence-specific anti-silencing systems in Arabidopsis (2017)
  • Author(s): Hosaka Aoi、Saito Raku、Takashima Kazuya、Sasaki Taku、Fu Yu、Kawabe Akira、Ito Tasuku、Toyoda Atsushi、Fujiyama Asao、Tarutani Yoshiaki、Kakutani Tetsuji
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 8 Issue: 1 Pages: 2161-2161
  • DOI: 10.1038/s41467-017-02150-7
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] DNAメチル化の継世代的動態とフィードバック (2020)
  • Author(s): 伊藤佑
  • Organizer: 日本生態学会第67回全国大会
• [Presentation] ハクサンハタザオにおける全ゲノムDNAメチル化の季節動態 (2018)
  • Author(s): 伊藤佑、西尾治幾、樽谷芳明、豊田敦、藤山秋佐夫、角谷徹仁、工藤洋
  • Organizer: 第65回日本生態学会大会
• [Presentation] Seasonal analysis of genome-wide DNA methylation in natural population of perennial Arabidopsis halleri (2017)
  • Author(s): Ito T, Nishio H, Tarutani Y, Toyoda A, Fujiyama A, Kakutani T, H Kudoh
  • Organizer: Taiwan-Japan Plant Biology 2017
  • Int'l Joint Research