Analysis of genomic instability caused by environmental stress
Project/Area Number |
21H04761
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 一般 |
Review Section |
Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
小林 武彦 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (40270475)
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Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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Budget Amount *help |
¥41,210,000 (Direct Cost: ¥31,700,000、Indirect Cost: ¥9,510,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
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Keywords | 環境適応 / ゲノムの安定性 / ヒストン修飾 / 酵母 / rDNA / 環境ストレス / ゲノムの不安定性 / 出芽酵母 / リボソームRNA遺伝子 / ヒストンの脱アセチル化酵素 / ゲノム安定性 / クロマチン免疫沈降法 / ヒストン脱アセチル化酵素 / 非コードプロモーター / 酸性培地 / 酸性度 / 寿命 |
Outline of Research at the Start |
地球上の生物はそれぞれの生活環境、例えば気温、明るさ、塩濃度、酸性度などに適応して進化した。特に自力での移動が難しい植物や微生物では、環境の変化に適応できないと即「死」を意味する。申請者らは最近、出芽酵母を用いた研究で培地の酸性度によってゲノムの安定性が変化する現象を見出した。これまで、紫外線や変異原物質がゲノムの不安定化を誘導することは知られていたが、環境の酸性度によるゲノムの変化は初めての発見である。本研究提案では、酸性度に応じてゲノムの安定性を変化させる遺伝子を同定し、それらがどのように環境の酸性度を感知し、ゲノムの安定性を制御するのか解析する。
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Outline of Annual Research Achievements |
これまでの研究で、酸性培地で酵母を培養するとゲノムの不安定領域であるリボソームRNA遺伝子(rDNA)が、安定化することを見出している。rDNAの不安定性に影響を与える要因として、1)DNA複製阻害配列での複製の停止、およびその結果生じるDNAの切断、2)非コードプロモーター(E-pro)の転写による姉妹染色分体の乖離、の2つがあげられる。これまでに、予備的ではあるが、酸性条件下ではDNA複製阻害配列での停止頻度に変化はないこと、非コードプロモーター(E-pro)の転写産物量が低下していることを見出していた。そこでデータベースから検出した転写活性に関わるヒストン修飾関連の遺伝子(59個)を選び出し、それらをノックアウトして、酸性条件下でのrDNAの安定性に与える影響を調べた。その結果、いくつかの候補遺伝子を得ることに成功し、中でも1番顕著な、つまり酸性条件下でもrDNAの安定化がみられなくなったrpd3欠損株の解析を中心に行なっている。Rpd3はヒストンの脱アセチル化酵素(HDAC)で、転写の抑制作用をもつことが知られている。作業仮説としてはRpd3が酸性条件下で、E-proの転写を抑制し、rDNAを安定化していると考えられる。 当該年度はまず、酸性条件下ではDNA複製阻害配列での停止頻度に変化がないこと、非コードプロモーター(E-pro)の転写産物量が低下していることを、それぞれ二次元アガロース電気泳動法およびノーザン解析で確認した。また、酸性度に依存したRpd3のrDNAへの結合および局在の変化を、クロマチン免疫沈降法を用いて調べた。コロナ禍で研究に用いる資材、特にPCR関連の試薬の入手が困難となるなど、想定外のトラブルが生じ、繰越の上、ようやくクロマチン免疫沈降法を実施することができた。今のところはまだデータが安定しておらず、条件検討を行いながら引き続き解析を継続している。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
rDNAが安定化する酸性条件下では、DNA複製阻害配列での停止頻度に変化はないこと、非コードプロモーター(E-pro)の転写産物量が低下していることを、それぞれ二次元アガロース電気泳動法およびノーザン解析で確認した。これらの結果から、酸性条件下で非コードの転写調節因子が影響を受けていると考えられ、ゲノム安定化のメカニズムの解明に一歩近づいた。
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Strategy for Future Research Activity |
酸性条件下で非コードの転写調節機構についての解析を進めていく。クロマチン免疫沈降法については、ヒストン修飾の関わる因子では、はっきりとしたDNAに対する結合が見られない可能性もあり、条件検討を重ねつつも別の解析方法も検討する。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)