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Identification and functional analysis of novel transposition regulators of transposons

Research Project

Project/Area Number 21KK0263
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 43010:Molecular biology-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

伊藤 秀臣  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70582295)

Project Period (FY) 2022 – 2024
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Keywordsトランスポゾン / エピジェネティクス / シロイヌナズナ / 環境ストレス
Outline of Research at the Start

本研究では、モデル植物であるシロイヌナズナにおいて、高温ストレスで活性化するレトロトランスポゾン「ONSEN」を用いて、宿主植物がもつ転移制御機構の解明を基課題研究として行っている。これまでに、変異原処理したシロイヌナズナの変異体集団の中から、ONSENの転移制御機構が欠損した株であるboil7 (burst of ONSEN induction line7)を見つけた。この変異体の原因因子を特定し、その機能を明らかにすることで、新規のトランスポゾン転移制御機構の解明を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

トランスポゾンはあらゆる生物のゲノムに複数存在し、ゲノムの多様性・進化を生み出す。トランスポゾンの転移制御は、宿主生物にとって重要であるが、その 制御機構は不明な点が多い。トランスポゾンの転移制御機構を理解することは、植物科学の分野のみならず、生物科学全般に共通の重要な課題である。シロイヌナズナをもちいた先行研究で、高温ストレスで活性化するトランスポゾン「ONSEN」を同定し、このトランスポゾンの転移制御機構の解明を目指している。エチ ルメタンスルホン酸(EMS)による変異原処理によりONSENの転移制御機構が欠損した変異体boils (burst of ONSEN induct ion lines)を作成した。その中で、 高温ストレス処理後もONSENの転写レベルが野生型と同じであるにも関わらず、転移が観察される変異体を同定し、boil7 と名付けた。ラフマッピングにより原 因因子が座乗する染色体領域を絞り込むことに成功した。しかしながら、原因因子が座乗する染色体領域はまだ広く、特定の遺伝子に絞り込める状態には無い。 現在、その領域に座乗する候補遺伝子の変異体をシロイヌナズナのストックセンターから取り寄せてONSENの転移解析を行っているが、今のところ転移が見られ る変異体は見つかっていない。 補助事業期間内における渡航前の国内での研究で、boil7 の原因遺伝子が座乗すると予想される染色体領域を狭めたNear Isogenic Line s(NILs)を用いて、原因因子を特定した。現在NILを作成し、次世代シーケンサーを用いた解析を行い、原因因子のDNA配列の変異を同定す ることで、原因因子を特定中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

コロナ禍で海外渡航が制限されていたため。

Strategy for Future Research Activity

本国際共同研究先では、boil7 の原因因子の機能解析を行う。boil7 の原因因子が既知の因子であれば、その因子と相互作用する因子を同定することで、どのような機構でトランスポゾンの転移を制御しているのか解明する。海外共同研究者は、シロイヌナズナの共免疫沈降法を用いて boil7 の相互作用因子の同定を行 う。また、本国際共同研究先では、boil7 のRNA-seq を利用して発現変動解析を行う。その結果をもとに、原因遺伝子の遺伝子オントロジー解析を行い、どのような経路でONSENの転移の制御に関わっているのか解析する。boil7 の原因遺伝子が未知の 遺伝子の場合は、海外共同研究者は、機能未知タンパク質の機能解 明を目指してヌクレオチドや核酸に関わる配列モチーフをもとに、タンパク 質の結晶構造解析を行う。boil7 の原因因子をコードする遺伝子を欠損させた場 合、ONSENの転移が見られることを示すためには、boil7 の変異体を用いた実験が必須である。本国際共同研究にて海外共同研究者とともにゲノム編集を行い、 野生型シロイヌナズナのBOIL7をコードする 遺伝子の機能を欠損させた変異体を作成する。帰国後の国内での研究は、この変異体を用いてONSENの世代を超えた転移が再現できるか確かめ る。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Regulatory mechanism of heat-active retrotransposons by the SET domain protein SUVH22024

    • Author(s)
      Niu Xiaoying、Ge Zhiyu、Ito Hidetaka
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 15 Pages: 1-11

    • DOI

      10.3389/fpls.2024.1355626

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Diversity and strategies of environmental stress-responsive transposons in plants2022

    • Author(s)
      Ito Hidetaka
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 97 Issue: 4 Pages: 167-167

    • DOI

      10.1266/ggs.97.167

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • Year and Date
      2022-08-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Environmental stress and transposons in plants2022

    • Author(s)
      Ito Hidetaka
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 97 Issue: 4 Pages: 169-175

    • DOI

      10.1266/ggs.22-00045

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • Year and Date
      2022-08-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Epigenetic regulation of ecotype-specific expression of the heat-activated transposon ONSEN2022

    • Author(s)
      Nozawa Kosuke、Masuda Seiji、Saze Hidetoshi、Ikeda Yoko、Suzuki Takamasa、Takagi Hiroki、Tanaka Keisuke、Ohama Naohiko、Niu Xiaoying、Kato Atsushi、Ito Hidetaka
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 1048957-1048957

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.899105

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Regulatory mechanism of a heat-activated retrotransposon by DDR complex in Arabidopsis thaliana2022

    • Author(s)
      Niu Xiaoying、Chen Lu、Kato Atsushi、Ito Hidetaka
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 13 Pages: 899105-899105

    • DOI

      10.3389/fpls.2022.1048957

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 熱応答性トランスポゾンONSENの転移による胚軸異常伸長変異体の解析2024

    • Author(s)
      Ryu Hasegawa, Hidetaka Ito
    • Organizer
      第65回日本植物生理学会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] The transpositional activity of ONSEN transposons varies among different mutants in the RdDM-related pathways2023

    • Author(s)
      SUN XINGYU, Yui Hayshi, Hidetaka.Ito
    • Organizer
      日本遺伝学会第95回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] シロイヌナズナにおける熱活性型レトロトランスポゾンの制御機構の解明2023

    • Author(s)
      牛小蛍, 伊藤秀臣
    • Organizer
      日本遺伝学会第95回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Exploration of the association between HSFA2 and ONSEN expression2023

    • Author(s)
      Zhiyu Ge, Xiaoying Niu, Hidetaka Ito
    • Organizer
      日本遺伝学会第95回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] DNA methylation mediates transcriptional regulation of heat-active retrotransposons by HDAC2023

    • Author(s)
      SUN XIN, Hidetaka Ito
    • Organizer
      日本遺伝学会第95回大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] DDR複合体による熱活性型レトロトランスポゾンの制御機構2022

    • Author(s)
      牛小蛍;陳露;加藤敦之;伊藤秀臣
    • Organizer
      日本遺伝学会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

URL: 

Published: 2022-02-08   Modified: 2024-12-25  

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