乾燥ストレスからの回復過程におけるヒストン修飾を介した転写制御機構の解析

• Project Area: Plant regulatory systems that control developmental interactions between meristems and lateral organs
• Project/Area Number: 21027033
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 関 原明 独立行政法人理化学研究所, 植物ゲノム発現研究チーム, チームリーダー (80281624)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2009: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: 乾燥ストレス / 再吸水による回復過程 / シロイヌナズナ / ヒストン修飾 / クロマチン制御 / クロマチン免疫沈降 / クロマチン免疫沈降法

Research Abstract

シロイヌナズナを用いて、乾燥ストレス処理とその回復過程(再吸水処理)での遺伝子活性化から抑制までの過程におけるクロマチン動態の経時的変化について、クロマチン免疫沈降-定量PCR法(ChIP-qPCR法)を用いた解析を行っている。いくつかの乾燥ストレス誘導性遺伝子領域(RD20、RD29A、COR15A)において、RNA pol IIの結合は、再吸水処理により速やかに発現遺伝子領域から脱落することが明らかとなった。また同様に、転写活性化状態のマーカーであるヒストンH3Lys9のアセチル化はRD20およびRD29A領域において、再吸水処理により速やかに減少することがわかった。これに対して、COR15A領域におけるH3Lys9アセチル化は、緩やかに減少することがわかった。このことから、遺伝子発現抑制に伴うH3Lys9アセチル化変動(減少)はそれぞれの遺伝子領域に依存して異なることが示唆された。また興味深いことに、これら全ての遺伝子領域において、もう一つの転写活性化マーカーであるヒストンH3Lys4部位のトリメチル化は、転写抑制後にもある程度維持されることがわかった。一方、転写抑制状態のマーカーであるH3Lys27のトリメチル化量は、これら全ての遺伝子領域において、遺伝子発現応答の変動(抑制状態)とよく相関していることがわかった。
また、遺伝子変異株を用いた発現解析の結果から、いくつかの乾燥ストレス誘導性遺伝子の活性化に関わるヒストンアセチル化酵素の候補を同定した。

Research Products

• [Journal Article] Arabidopsis HDA6 is required for freezing tolerance. (2011)
  • Author(s): To, et al.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The AP2/ERF transcription factor WIND1 controls cell dedifferentiation in Arabidopsis. (2011)
  • Author(s): Iwase, et al.
  • Journal Title: Current Biology Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation of chimeric repressors that confer salt tolerance in Arabidopsis and rice. (2011)
  • Author(s): Mito, et al.
  • Journal Title: Plant Biotechnology J. Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New insight of chromatin regulation by HDA6 (2011)
  • Author(s): Kim, et al.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol. Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Arabidopsis Chip-on-chip analysis using a tiling array. (2011)
  • Author(s): Kim, et al.
  • Journal Title: "Methods in Molecular Biology- Plant MAP Kinase Research Protocols (Edited by Dr.John Mundy)". Humana Press Inc. Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 大規模シーケンサーを用いた植物ゲノムの解析 (2011)
  • Author(s): 金鍾明, ら
  • Journal Title: 植物の生長調節 Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TCP transcription factors regulate the activities of ASYMMETRIC LEAVES1 and miR164, as well as the auxin response, during the differentiation of leaves in Arabidopsis. (2010)
  • Author(s): Koyama, et al.
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 22 Pages: 3574-3588
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chromatin regulation in plant stress responses (2010)
  • Author(s): Kim et al.
  • Journal Title: Plant Cell and Environment (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transduction of RNA-directed DNA methylation signals to repres sive histone marks in Arabidopsis thaliana (2010)
  • Author(s): Numa et al.
  • Journal Title: EMBO Journal 29 Pages: 352-362
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロイヌナズナの環境ストレス応答とクロマチン制御 (2011)
  • Author(s): 金鍾明, ら
  • Organizer: 第52回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
  • Year and Date: 2011-03-20
• [Presentation] Novel RNA and chromatin regulation in plant abiotic stress responses (2011)
  • Author(s): Seki, et al.
  • Organizer: Plant & Animal Genome XIX.
  • Place of Presentation: Town and Country Resort(サンディエゴ、米国)
  • Year and Date: 2011-01-16
• [Presentation] Epigenetic silencing of transposable elements by HDA6 in Arabi dopsis (2010)
  • Author(s): 金鍾明, ら
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸)
  • Year and Date: 2010-12-10
• [Presentation] Novel RNA-and chromatin remodeling-mediated regulatory mechanisms in plant abiotic stress responses (2010)
  • Author(s): Seki, et al.
  • Organizer: The 2010 Cold Spring Harbor Asia Conference on From Plant Biology to Crop Biotechnology
  • Place of Presentation: Suzhou Dushu Lake Conference Center(蘇州、中国)
  • Year and Date: 2010-10-28
• [Presentation] Genome-wide silencing of transposable elements by HDA6 in Arabidopsis (2010)
  • Author(s): Kim, et al.
  • Organizer: ICAR2010 Satellite Workshop (Inference and Modelling of Regulatory Networks in Multicellular Systems
  • Place of Presentation: 理化学研究所横浜研究所(横浜市)
  • Year and Date: 2010-06-12
• [Presentation] ChIP-chip 法を用いたシロイヌナズナゲノムにおけるヒスドン修飾状態の解析 (2010)
  • Author(s): 金, ら
  • Organizer: 第51回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 熊本
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] Genome-wide analysis of histone H4 acetylation status in hda6, Arabidopsis histone deacetylase6 mutant using ChIP-chip and ChIP-seq systems (2009)
  • Author(s): 金, ら
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2009-12-12
• [Remarks]
  • URL: http://labs.psc.riken.jp/pgnrt/