ヒストンSUMO化による転写調節機構の解明

• Project Area: Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity
• Project/Area Number: 16H01458
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 三浦 謙治 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00507949)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000); Fiscal Year 2017: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2016: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
• Keywords: 植物 / シグナル伝達 / 遺伝子 / 発現制御

Outline of Annual Research Achievements

1）SUMO E3リガーゼSIZ1によるメチル化ヒストンH3K4の調節機構の解明
SUMO E3リガーゼであるSIZ1内のPHDドメイン(C4HC3ジンクフィンガードメイン)によりヒストンH3K4me3が特異的に認識されることが明らかにしてきた。SIZ1pro:SIZ1(ΔPHD)、SIZ1pro:SIZ1(C162S)はsiz1変異体を相補できないが、SIZ1pro:SIZ1(C117S)では相補可能であった。これはC162がαヘリックスを構成しており、亜鉛との結合のみならず構造維持に関わっている可能性が示唆された。また、PHD(C162S)ではH3K4me3との結合が見られなくなるため、SIZ1pro:SIZ1(C162S)はsiz1変異体を相補できなかったものと考えられる。一方で、PHD(C117S)はH3K4me3との結合は見られることからSIZ1pro:SIZ1(C117S)ではsiz1変異体を相補できたと考えらえる。興味深いことにPHD(C117S)はH3への結合も見られ(PHDではH3へは結合しない)、この結合がどのように関わっているかはまだ明らかに出来ていない。

2）SUMO化とクロマチン制御因子との関係性およびその機能的役割の解明
SIZ1はPHDドメインを介してH3K4me3と結合したり、ヒストンH3K4メチルトランスフェラーゼATX1と結合したりと、エピジェネティクス制御に深く関わっていることが示唆される。そこで、SIZ1と相互作用する因子を単離することで、エピジェネティクス制御にどのように関わるかを明らかにすることにした。SIZ1ではtranscriptional activator、bromodomainタンパク質、transcriptional coactivator ADA2 2B、Alfin-like5 PHD domain proteinが相互作用因子として単離された。

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

• [Int'l Joint Research] Arizona State University(米国)
• [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Science(中国)
• [Int'l Joint Research] Purdue University(米国)
• [Journal Article] Ca2+-permeable mechanosensitive channels MCA1 and MCA2 mediate cold-induced cytosolic Ca2+ increase and cold tolerance in Arabidopsis (2018)
  • Author(s): Mori Kendo、Renhu Na、Naito Maho、Nakamura Aki、Shiba Hayato、Yamamoto Tsuyoshi、Suzaki Takuya、Iida Hidetoshi、Miura Kenji
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 550-550
  • DOI: 10.1038/s41598-017-17483-y
  • NAID: 120007134505
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A NIN-LIKE PROTEIN mediates nitrate-induced control of root nodule symbiosis in Lotus japonicus. (2018)
  • Author(s): Nishida, H., Tanaka, S., Handa, Y., Ito, M., Sakamoto, Y., Matsunaga, S., Betsuyaku, S., Miura, K., Soyano, T., Kawaguchi, M., and Suzaki, T.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 9 Issue: 1 Pages: 499-499
  • DOI: 10.1038/s41467-018-02831-x
  • NAID: 120007134469
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Improvement of the transient expression system for production of recombinant proteins in plants (2018)
  • Author(s): Yamamoto Tsuyoshi、Hoshikawa Ken、Ezura Kentaro、Okazawa Risa、Fujita Satoshi、Takaoka Miyo、Mason Hugh S.、Ezura Hiroshi、Miura Kenji
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 8 Issue: 1 Pages: 4755-4755
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23024-y
  • NAID: 120007134313
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Application and development of genome editing technologies to the Solanaceae plants (2018)
  • Author(s): Yamamoto Tsuyoshi、Kashojiya Sachiko、Kamimura Saori、Kameyama Takato、Ariizumi Tohru、Ezura Hiroshi、Miura Kenji
  • Journal Title: Plant Physiology and Biochemistry Volume: in press Pages: 37-46
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.02.019
• [Journal Article] Targeted base editing in rice and tomato using a CRISPR-Cas9 cytidine deaminase fusion (2017)
  • Author(s): Shimatani, Z., Kashojiya, S., Takayama, M., Terada, R., Arazoe, T., Ishii, H., Teramura, H., Yamamoto, T., Komatsu, H., Miura, K., Ezura, H., Nishida, K., Ariizumi, T. and Kondo A.
  • Journal Title: Nature Biotechnology Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 441-443
  • DOI: 10.1038/nbt.3833
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transcriptome and proteome analyses provide insight into laticifer's defense of Euphorbia tirucalli against pests (2016)
  • Author(s): Kitajima, S., Miura, K., Aoki, W., Yamato, K. T., Taira, T., Murakami, R., & Aburaya, S.
  • Journal Title: Plant Physiology and Biochemistry Volume: 108 Pages: 434-446
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2016.08.008
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] An Arabidopsis SUMO E3 Ligase, SIZ1, Negatively Regulates Photomorphogenesis by Promoting COP1 Activity (2016)
  • Author(s): Lin, X.L., Niu, D., Hu, Z.L., Kim, D.H., Jin, Y.H., Cai, B., Liu, P., Miura, K., Yun D.J., Kim, W.Y., Lin, R., Jin, J.B.
  • Journal Title: PLoS Genet. Volume: 12 Issue: 4 Pages: e1006016-e1006016
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006016
  • NAID: 120007135520
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Ca2+-permeable mechanosensitive channels MCA1 and MCA2 mediate cold-induced cytosolic Ca2+ increase and cold tolerance in Arabidopsis (2018)
  • Author(s): Renhu Na, Kendo Mori, Maho Naito, Aki Nakamura, Hayato Shiba, Tsuyoshi Yamamoto, Takuya Suzaki, Hidetoshi Iida, Kenji Miura
  • Organizer: 第５９回日本植物生理学会年会
• [Presentation] 組換えタンパク質生産における一過的発現システムの改良 (2018)
  • Author(s): 三浦謙治、星川健、山本剛史、江面健太郎、岡澤梨沙、藤田聡、高岡美予、Hugh S. Mason、江面浩
  • Organizer: 日本農芸化学会２０１８年度（平成３０年度）大会
• [Presentation] ICE1相互作用因子であるMYC型転写因子は低温ストレス耐性に抑制的に働く (2017)
  • Author(s): 三浦謙治、太田賢、佐藤愛子、岡和、多田安臣
  • Organizer: 第５８回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学、鹿児島県鹿児島市
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] PIF4はシロイヌナズナの低温耐性を負に制御している (2017)
  • Author(s): 奥田大貴、野澤理恵子、古本強、三浦謙治
  • Organizer: 第５８回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学、鹿児島県鹿児島市
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] Functional analysis of ICE1 interacting proteins for cold tolerance (2017)
  • Author(s): Kenji Miura
  • Organizer: Tsukuba Global Science Week 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Improvement of the transient expression system for production of recombinant proteins in plants (2017)
  • Author(s): Kenji Miura, Ken Hoshikawa, Tsuyoshi Yamamoto, Kentaro Ezura, Risa Okazawa, Satoshi Fujita, Miyo Takaoka, Hugh S. Mason, Hiroshi Ezura
  • Organizer: JSOL 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] トマトにおけるゲノム編集技術の適用と育種素材開発 (2016)
  • Author(s): 三浦謙治、山本剛史、嘉祥寺谷祥子、高山真理子、西田敬二、近藤昭彦、有泉亨、江面浩
  • Organizer: 日本植物学会第８０回大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター、沖縄県宜野湾市
  • Year and Date: 2016-09-16
• [Presentation] Production of tomato with a high sugar content by genome engineering (2016)
  • Author(s): Tsuyoshi Yamamoto, Tohru Ariizumi, Keiji Nishida, Akihiko Kondo, Hiroshi Ezura, Kenji Miura
  • Organizer: Plant Genome Stability and Change 2016
  • Place of Presentation: 湘南国際村、神奈川県横須賀市
  • Year and Date: 2016-07-07
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functional analysis of ICE1 inteacting proteins for cold tolerance (2016)
  • Author(s): Kenji Miura, Masaru Ohta, Aiko Sato, Hayato Shiba, Machiko Nakazawa
  • Organizer: International Conference on Arabidopsis Research
  • Place of Presentation: Gyeongju, Korea
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 植物の低温ストレス応答に関与する新たな仕組みを解明
  • URL: https://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201801111901.html
• [Remarks] 植物でタンパク質を大量に作る技術を開発 ～一過的発現システムの改良～
  • URL: http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201803191900.html
• [Remarks] 筑波大学 生命環境系 生物科学専攻 植物分子細胞生物学研究室
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [Remarks] 筑波大学 植物分子細胞生物学研究室
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 植物細胞における発現システムとその利用 (2017)
  • Inventor(s): 三浦謙治、星川健、江面浩
  • Industrial Property Rights Holder: 筑波大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2017
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] トマト植物のゲノムの改変方法 (2017)
  • Inventor(s): 江面浩、有泉亨、三浦謙治ほか
  • Industrial Property Rights Holder: 筑波大学、神戸大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2017-019921
  • Filing Date: 2017
  • Overseas