2018 Fiscal Year Annual Research Report
Long-term chromatin memory and environmental response
| Project Area | Integrative system of autonomous environmental signal recognition and memorization for plant plasticity |
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| Project/Area Number |
15H05963
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
角谷 徹仁 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20332174)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | ヒストン修飾 / ヒストンバリアント / DNAメチル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1）遺伝子内クロマチン修飾による遺伝子発現制御
遺伝子に抑制目印であるH3K9meやDNAメチル化が蓄積するシロイヌナズナの変異体ibm1およびH3K9メチル化酵素遺伝子の変異体を用いた解析から、遺伝子内部のH3K4me1の重要性を示す結果を得ている（Inagaki et al 2017 EMBO J）。この経路の理解を目指し、逆遺伝学的アプローチで、H3K4me1およびH3K4me2の減少する変異体を見出した（Oya et al 論文未発表）。これらの系統を用いて、H3K4me1とH3K4me2の変化が、それぞれ別のヒストン修飾に影響することがわかった。さらに、H3K4me1の減少する変異下で数世代を経た後に、特定の発生異常が再現性をもって生じることがわかった。
2）ヒストンバリアントH2A.Zによる遺伝子DNAメチル化の制御
一般に、遺伝子内にヒストンバリアントH2A.Zを持つ遺伝子は、環境シグナルや個体発生に伴う転写の変化を起こしやすい。興味深いことに、H2A.ZとCGメチル化はゲノム上で相互排他的に分布する。ただし、H2A.Z変異体でもCGメチル化の上昇はごくわずかしか観察されない（Coleman-Derr & Zilberman 2012）。私達は、non-CGメチル化酵素遺伝子の変異体においてCGメチル化の低下する一群のトランスポゾンを見出している（To et al 論文未発表）。この系を用いて、H2A.Zの変異がCGメチル化動態に影響するかを検証した。その結果、この系におけるCGメチル化減少にH2A.Zが必要であることがわかった（Nishizawa et al 論文未発表）。環境に応答する因子であるH2A.Zが、より安定な修飾であるCGメチル化に影響する経路の存在は興味深い。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
H3K4me1やH2A.Zは、酵母からヒトにまで保存されたエピジェネティックな目印であるが、その理解は遅れていた。植物の遺伝学およびエピゲノミクスを用いたアプローチから、これらの目印にたどり着き、環境応答の文脈で、これらの目印の役割と制御の理解に迫る結果が得られつつある。これらの結果がまとまると、当初の想定を超えた波及効果を持つと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
環境応答に関与する因子であるH2A.Zや、転写と結びつく遺伝子内修飾であるH3K4me1が、どのようにして、より安定な修飾の制御に結びつくか、遺伝学とエピゲノミクスを用いて理解したい。H2A.Zをはじめとするヒストンバリアントや、H3K4meに影響するシロイヌナズナの変異体を用い、他のエピゲノム目印への影響を、定常状態とともに、非定常状態で調べる。これによって、エピゲノムのリプログラムにおけるこれらの目印の役割の更なる理解を目指す。
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[Journal Article] Primed histone demethylation regulates shoot regenerative competency.2019
Author(s)
Ishihara H, Sugimoto K, Tarr PT, Temman H, Kadokura S, Inui Y, Sakamoto T, Sasaki T, Aida M, Suzuki T, Inagaki S, Morohashi K, Seki M, Kakutani T, Meyerowitz EM, Matsunaga S.
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Journal Title
Nat Commun
Volume: 16
Pages: 1786
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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