2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of mechanisms that control chromatin movement in response to environmental stimuli
| Project Area | Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity |
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| Project/Area Number |
15H05962
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
松永 幸大 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 教授 (40323448)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植田 美那子 名古屋大学, 理学研究科(WPI), 特任講師 (20598726)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | クロマチン / エピジェネティクス / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境刺激を受けるとクロマチンにエピジェネティックな変化が引き起こされる。その変化を制御する分子メカニズムを、植物のDNA損傷ストレス感受性を利用することで、ヒストン修飾やクロマチンリモデリングに関与する植物のクロマチンの動態制御因子を同定し、その機能を明らかにすることを目的に研究を推進した。
シロイヌナズナの細胞核では、ヘテロクロマチンであるセントロメア・クロマチンが核膜周縁部に分散配置する。この分散配置にコンデンシンが関与していることを見出した。このコンデンシンと核膜関連因子が形成している複合体の同定を進めた。クロマチン配置が環境応答と密接に関係していることを示した。
核内のクロマチン配置は環境ストレスに対するゲノムメンテナンスや発現制御に関与する。そこで、ゲノム編集技術であるTAL effector（TALE）を用いてセントロメア、テロメア、rDNAのクロマチンを可視化するTALE-FP法によりクロマチンをライブイメージングすることに成功した。さらに、ヒストン修飾を直接ターゲットとしたエピジェネティクス・ライブイメージング法の開発を試みた。液性免疫システムを持たない植物内で、抗体が正常にフォールディングしてヒストン修飾を認識するか不明であった。蛍光標識したFab領域を培養細胞にマイクロインジェクションしたところ、ヒストンのメチル化とリン酸化を生きた細胞内で検出することができた。さらに、H3K9ac認識抗体のScFv領域に蛍光タンパク質を結合させたmintbody遺伝子を培養細胞に形質転換して安定発現ラインを構築した。
さらに、受精の前後におけるエピジェネティック状態の変化を調べるために、シロイヌナズナの卵細胞と受精卵をライブイメージングする系を立ち上げた。また、さまざまなエピジェネティック状態マーカーを作出し、受精前後の変化の判定に適したものを選抜した。
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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
当初の予定や計画に従い、植物のクロマチン動態制御因子の同定および、エピジェネティクス・イメージングの開発を進めることができたから。
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| Strategy for Future Research Activity |
環境刺激によって、クロマチン動態制御因子がどのように核内のクロマチン構造を変化させるメカニズムを、クロマチン配置とエピジェネティクス制御の面から解析していく。また、エピジェネティクスのライブイメージング系の開発を進めて、環境刺激に応答する細胞や情報を記憶する細胞の同定やメカニズム解明に貢献する。
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[Journal Article] Live imaging of H3K9 acetylation in plant cells.2017
Author(s)
Kurita, K., Sakamoto,T., Yagi, N., Sakamoto, Y., Ito, A., Nishino, N., Sako,K., Yoshida, M., Kimura, H., Seki, M. and Matsunaga, S.
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 7
Pages: 45894
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] ter-species hormonal control of host root morphology by parasitic plants.2017
Author(s)
Spallek, T., Melnyk, C., W., Wakatake, T., Zhang, J.,Sakamoto, Y., Kiba, T.,Yoshida, S., Matsunaga,S., Sakakibara, H. and Shirasu, K
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Journal Title
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Plant Aurora kinases interact with and phosphorylate transcription factors.2016
Author(s)
Takagi, M., Sakamoto, T.,Suzuki, R.,Nemoto, K., Obayashi, T., Matsunaga, T. M., Hirakawa, T., Kurihara, D., Nariai, Y., Urano, T., Sawasaki, T., Matsunaga, S.
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Journal Title
JOURNAL OF PLANT RESEARCH
Volume: 129
Pages: 1165-1178
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Live imaging of epigenetic modifications in plant cells2017
Author(s)
Sachihiro Matsunaga、 Kazuki Kurita、 Noriyoshi Yagi、 Yuki Sakamoto、 Kaori Sako、 Takashi Murata、 Mitsuyasu Hasebe、 Hiroshi Kimura、 Motoaki Seki、Takuya Sakamoto
Organizer
International Symposium on Environmental Stress Adaptation & Memory in Plants
Place of Presentation
1F Hall, Main Office Building, RIKEN Yokohama Campus
Year and Date
2017-02-27
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Nobel epigenetic, RNA and peptide regulation in plant abiotic stress responses2016
Author(s)
Jong-Myong Kim、Akihiro Matsui、Kentaro Nakaminami、Kaori Sako、Minoru Ueda、Taiko Kim To、Huong Mai Nguyen、Khurram Bashir、Sultana Rasheed、Junko Ishida、Maho Tanaka、Minoru Yoshida、Masanori Okamoto、Kousuke Hanada、Yoshiki Habu、Sachihiro Matsunaga
Organizer
Cold Spring Harbor Asia Conferences 2016
Place of Presentation
The Westin Resort and Conference Center Awaji Island、Hyogo、Japan
Year and Date
2016-12-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Cryogenic coherent diffraction imaging of biological samples with synchrotron and X-ray laser2016
Author(s)
Yuki Takayama, Masaki Yamamoto, Koji Yonekura, Yuki Sekiguchi, Amane Kobayashi, Koji Okajima, Tomotaka Oroguchi, Masayoshi Nakasako, Yayoi Inui, Sachihiro Matsunaga
Organizer
13th International Conference on X-ray Microscopy (XRM2016)
Place of Presentation
The Mathematical Institute, University of Oxford, UK
Year and Date
2016-08-18
Int'l Joint Research
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