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細胞周期の進行に伴うヒストン修飾による転写制御

Publicly Offered Research

Project AreaIntegral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches
Project/Area Number 15H01356
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNara Institute of Science and Technology

Principal Investigator

伊藤 寿朗  奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (90517096)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords発現制御 / 発生・分化 / 細胞周期 / エピジェネティクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、花幹細胞の増殖を抑制する機能を持つKNU遺伝子のバイオタイマー制御系をモデルとして、細胞周期とヒストン修飾のかかわりを単一細胞レベルで解析すること、KNUの作用機構を明らかにすることを目指して研究を行ってきた。具体的には、KNUによるWUSの転写抑制メカニズムを解明するために、KNUの発現とヒストンの修飾H3K27me3状態の変化を花発生時期特異的にとらえた。その結果、H3K27me3の蓄積よりも先に転写レベルでの抑制が始まっていることを見いだした。すなわち、抑制的ヒストン修飾は抑制状態の維持に必要であるが、転写抑制の開始には他のメカニズムがあることが示唆された。そこで我々はKNUはWUSの活性化に必要な因子の結合阻害の機能を持つとの作業仮説のもと、WUS の既知の活性化因子であるSWI/SNF 複合体であるSPLAYED (SYD)の結合性を調べた。その結果、KNUの誘導後、即座にSYDの結合阻害が確認された。上記の観察にもとづき、KNUによるWUSの二段階の転写抑制機構を提案するための論文を作成し、PNASに投稿した。現在、レフェリーのコメントにもとづき、実験を補足している。また、KNUの誘導タイミングは、修飾ヌクレオソームの数の対数に比例するとの数理モデル解析を検証する昨年度の研究により、発現時期の遅れたものや、まったく発現しなくなるものが得られた。合成生物学的に数理モデルを検証し、細胞周期の進行およびレポーター遺伝子のイメージング解析と組み合わせて解析を進めており、こちらも近々投稿予定である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 10 results) Book (2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] 南京大学(中国)

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  • [Journal Article] Analysis of the Arabidopsis superman allelic series and the interactions with other genes demonstrate developmental robustness and joint specification of male-female boundary, flower meristem termination, and carpel compartmentalization.2016

    • Author(s)
      Breuil-Broyer, S., Trehin, C., Morel, P., Boltz, V., Sun, B., Chambrier, P., Ito, T., Negrutiu, I.
    • Journal Title

      Annals of Botany

      Volume: -

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dynamics of H3K27me3 methylation and demethylation in plant development2015

    • Author(s)
      Gan, E-S., Xu, Y., and Ito, T.
    • Journal Title

      Plant Signaling & Behavior

      Volume: 10 Issue: 9 Pages: e1027851-e1027851

    • DOI

      10.1080/15592324.2015.1027851

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  • [Journal Article] Regulation of Floral Stem Cell Termination in Arabidopsis2015

    • Author(s)
      Sun, B. and Ito, T.
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science,

      Volume: 6 Pages: 17-17

    • DOI

      10.3389/fpls.2015.00017

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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Co-ordination of flower development through epigenetic regulation in two model species: rice and Arabidopsis.2015

    • Author(s)
      Guo, S, Sun, B., Looi, L-S., Xu, Y., Gan, E-S., Huang, J. and Ito, T.
    • Journal Title

      Plant Cell & Physiology,

      Volume: 56 Issue: 5 Pages: 830-842

    • DOI

      10.1093/pcp/pcv037

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  • [Presentation] Bio-timer controlling terminal differentiation of floral stem cells2016

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      International Plant Meeting in Kyoto 2016
    • Place of Presentation
      京都産業大学(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-11-25
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  • [Presentation] 花幹細胞の終末分化における細胞周期制御2016

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      National Institute for Basic Biology, invited seminar, 基生研研究会 「細胞分化を誘導する細胞周期制御システム」
    • Place of Presentation
      基礎生物学研究所(愛知県岡崎市)
    • Year and Date
      2016-11-21
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    • Invited
  • [Presentation] Multi-step termination of floral stem cells2016

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      CSRS Yokohama Seminar Series
    • Place of Presentation
      理化学研究所(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-10-17
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    • Invited
  • [Presentation] Why are flowers ephemeral?- epigenetic research of floral stem cells aiming for sustainable food production2016

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      Nagahama Institute of Bio-science and Technology seminar
    • Place of Presentation
      長浜バイオ大学(滋賀県長浜市)
    • Year and Date
      2016-07-26
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  • [Presentation] Epigenetic-mediated heat response in Arabidopsis2016

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      ICAR2016KOREA
    • Place of Presentation
      韓国慶州市
    • Year and Date
      2016-06-29
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  • [Presentation] Multistep termination of floral stem cell activities.2016

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      International Conference on Plant Meristem Biology (Meristem 2016)
    • Place of Presentation
      中国山東省泰安市
    • Year and Date
      2016-06-09
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  • [Presentation] Epigenetic processor to coordinate growth and differentiation in ever-changing environment2016

    • Author(s)
      Toshiro Ito
    • Organizer
      International Conference on Molecular Biology & Biotechnology (ICMBB) in conjunction with the 23rd MSMBB Scientific Meeting
    • Place of Presentation
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • Year and Date
      2016-03-09
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Spatiotemporal-specific Regulation of Floral Stem Cells2016

    • Author(s)
      Toshiro Ito
    • Organizer
      Keystone Symposia on Plant Epigenetics: From Genotype to Phenotype
    • Place of Presentation
      New Mexico, USA
    • Year and Date
      2016-02-15
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] An epigenetic processor to coordinate growth and differentiation of floral stem cells2015

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2015-12-01
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Multi-step regulation of floral stem cells2015

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Organizer
      国立遺伝学研究所研究会「植物の生殖成長期の発生を制御する分子機構」
    • Place of Presentation
      国立遺伝学研究所(静岡県三島市)
    • Year and Date
      2015-11-06
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Book] 花の形づくりを決める遺伝子ネットワーク2017

    • Author(s)
      角谷 侑香, 山口 暢俊, 伊藤 寿朗
    • Publisher
      日本農芸化学会 化学と生物
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      2016 Annual Research Report
  • [Book] はかなくて強い幹細胞2017

    • Author(s)
      伊藤 寿朗
    • Publisher
      読売新聞
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  • [Remarks] 伊藤研究室ホームページ

    • URL

      http://monnbudaigaku.com/tokyo/kakenhi/seika

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Published: 2015-04-16   Modified: 2018-03-28  

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