シロイヌナズナのインプリント遺伝子活性化におけるクロマチン機能とDNA脱メチル化

2010 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09F09311
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 木下 哲 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特任准教授
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): DIANA Buzas 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 外国人特別研究員
• Keywords: インプリンティング / シロイヌナズナ / エピジェネティクス / DNAメチル化 / 胚乳

Research Abstract

インプリント遺伝子がどのようにDNA脱メチル化を受け、どのように片一方の対立遺伝子のみが活性化されるかは多くの部分が不明である。この過程では、DNA脱メチル化を受ける領域の認識・決定、クロマチンリモデリング、ヒストン修飾、塩基除去修復系によるDNA脱メチル化、転写のステップ等が少なくとも考えられるが、これらがどのような順番で制御されるかに関してさえ未だ不明である。本研究では、シロイヌナズナ植物を用いて、DNAメチル化を伴って遺伝子不活化状態にあるFWAインプリント遺伝子をモデルにこれらの問題に切り込むことを目的としている。FWAはDNAの脱メチル化を受ける時期と細胞、シスエレメント等、多くが明らかになっている数少ない遺伝子である。これまでに、インプリント遺伝子FWAの遺伝子発現を指標にして、ゲノムインプリンティングの制御に関わる変異体を複数単離している。1昨年度後半より外国人特別研究員がスタートした解析から、alac4変異体は受精前の中央細胞においてFWA-GFPリポーターを活性化できないとともに、受精後の胚乳では多面的な胚乳、胚発生不全を生じることを明らかにしている。また、原因遺伝子も、人から酵母まで保存されているが、その機能が未解明なタンパク質をコードする遺伝子に変異があることを明らかにし、野生型ゲノムで表現型を相補することも確認している。さらに予備的に、ALAC4遺伝子が中央細胞や胚乳を取り囲む細胞層で発現することなどを明らかにしつつある。