2014 Fiscal Year Annual Research Report
植物が独自に獲得したＤＮＡチェックポイント機構の解明
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13J40017
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| Research Institution | Kyoto Sangyo University |
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Principal Investigator |
岡本(愿山) 郁 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | DNA損傷 / チェックポイント / DNA修復 / 植物 / DNA損傷応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、DNAチェックポイント機構のマスターレギュレーターで、植物に特異的なシロイヌナズナSOG1転写因子の制御機構の解析や、新規DNAチェックポイント因子の単離を試みた。
1. SOG1リン酸化部位の同定：SOG1はDNA損傷依存的にリン酸化を受ける。SOG1のリン酸化部位の候補である5カ所のSQのうち1カ所だけをSQのまま残し、残りをAQに変異させた変異型SOG1-Mycコンストラクトを作成し、DNAダメージに応答したSOG1のリン酸化を調べた。その結果、350SQと356SQがDNA損傷依存的にリン酸化されることを明らかにした。しかし、これらのリン酸化のバンドパターンは野生型で見られたものとは異なった。そこで次に、2ヶ所（2SQ）、3ヶ所（3SQ）、4ヶ所（4SQ）をSQのまま残したSOG1コンストラクトを作成し、同様の実験を行った。その結果、3SQでは野生型のバンドパターンと同じになったことから、SOG1は3ヶ所のSQ部位がリン酸化されると考えられた。
2. 新規DNAチェックポイント因子の探索：共免疫沈降実験からSOG1と相互作用する因子の候補の一つであるヒストンバリアントH2AXに注目し、シロイヌナズナのプロトプラストを用いたBiFC実験を行うことで、細胞内でSOG1とH2AXが相互作用しているかどうかを可視的に調べた。その結果、細胞内で両者の相互作用を意味する蛍光が観察された。
3. SOG1マスターレギュレーターの進化的解析： SOG1が、植物界にどの程度保存されているかを明らかにするために、SOG1のアミノ酸配列を用いて、様々な植物種のデーターベースをもとにBLAST検索を行った。その結果、シロイヌナズナ以外の双子葉植物だけでなく、単子葉植物や、最も原始的な被子植物であるアンボレラ、そして裸子植物であるマツにまでSOG1が保存されている可能性が高いことを明らかにした。
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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
当初の計画通り、本年度においては、SOG1のリン酸化サイトを同定することに成功した。また新規DNAチェックポイント因子の探索により、SOG1とヒストンバリアントであるH2AXがin vivoで相互作用することも示すことが出来た。さらにDNAチェックポイント機構においてマスターレギュレータとして働くSOG1が植物の進化の過程でいつ獲得されたのかを明らかにするために、進化的解析も行い、SOG1オルソログが双子葉植物だけでなく、単子葉植物や、原始的な被子植物、また裸子植物にも存在する可能性が高いことを示した。これらの研究成果は国内外の学会や2報の総説、Plant Signaling & Behavior (2014) Vol.9や、Radiation biology research communications(2015) vol.50で発表している。また、「SOG1の直接的なターゲット遺伝子の同定」に関しては共同研究者である奈良先端大の梅田研究室で成果を上げている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はDNA損傷によって誘導されるSOG1のリン酸化の意義を調べる予定である。そのために、リン酸化部位が変異したSOG1が導入されたsog1-1変異体を用いて、SOG1が制御する様々なDNA損傷応答反応に与える影響について検討する。またSOG1と相互作用する因子として単離されたH2AXヒストンバリアントに関しては、この相互作用がDNA損傷の有無によって変化するかどうかの検討を行う予定である。さらにSOG1の進化的解析については、裸子植物よりも進化的に基部にあたる、シダやコケにSOG1オルソログが存在するかどうかの検討を行い、SOG1が植物の進化の過程でいつ獲得されたのかを明らかにする予定である。SOG1はNACタンパク質ファミリーに属するが、N末端側に他のNACタンパク質にはないアミノ酸配列を持っており（N-terminal extension）、これは他の植物種で同定されたSOG1オルソログ間でも保存されていた。よってこの領域はSOG1の機能において重要な役割を果たしていると考え、SOG1タンパク質におけるN-terminal extension領域の機能を明らかにすることも予定している。
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Research Products
(8 results)
