2016 Fiscal Year Research-status Report
植物のエピジェネティクス：遺伝子発現制御と経世代伝達の分子機構
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15K07118
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
星野 敦 基礎生物学研究所, 多様性生物学研究室, 助教 (80312205)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / 植物 / クロマチン / DNAのメチル化 / アサガオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エピジェネティックな遺伝子発現の変化が刷毛目絞りという模様にあらわれるアサガオの変異体を材料にして、遺伝子の発現状態が世代を越えて遺伝する「経世代エピジェネティック伝達」と、DNAメチル化による遺伝子の抑制機構の解明を試みた。
アサガオの刷毛目絞り変異体は、濃色と淡色の縞模様の花を咲かせる。また、エピジェネティックな変異により模様がない変異型や野生型のような花だけを咲かせる個体（エピ変異体）が現れ、その形質が経世代エピジェネティック伝達する。今年度は、エピ変異体の花弁を材料として、ChIP（クロマチン免疫沈降）を用いて、模様に関わる3GT遺伝子のヒストン修飾を検討した。当初はChIPのあと回収したDNAをqPCRで解析していたが、年度途中で先進ゲノム支援に採択されたので、次世代シークエンサーで解析するChIP-seqでの解析に切り替えた。ヒストンH4のアセチル化など5種類のヒストン修飾についてChIP-seqを行い、先行してシークエンスが得られた野生型のようなエピ変異体の修飾について計算機で解析したところ、3GT遺伝子領域への集積がある修飾とない修飾があることを確認できた。ChIP-seqの解析に必要なリファレンス配列として、独自に解読したアサガオ標準系統のゲノム配列を利用した。
ソライロアサガオの刷毛目絞りは、白色地に青い縞模様ができる。原因遺伝子のプロモーター配列が白色細胞で特異的にDNAメチル化を受けることが分かっている。このDNAメチル化と遺伝子発現の関連をさらに調べるために、DNAメチル化の阻害剤を投与した花における、遺伝子発現とDNAメチル化についてqPCRにより解析して、現在は再現性の確認を行っている。また、プロモーター配列と転写因子の結合をDNAメチル化が阻害する可能性を検証するために、ゲルシフトアッセイを行って予備的な結果が得られている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本課題が27年度の途中で追加採択されたため、当初からやや遅れていた。また、先進ゲノム支援に採択されたことで当初計画よりも高精度な解析結果が得られているが、計算機による解析に時間がかかっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
アサガオの刷毛目絞りは、ChIP-seqで得られたシークエンスを計算機で解析することで、変異型と野生型のような着色とそれぞれ相関があるヒストン修飾を探索する。当初の計画よりも高精度な結果が得られると期待される。さらに、エピ変異体の世代を更新してサンプリングを行い、ChIP-seqで特定する模様に関わるヒストン修飾について、経世代エピジェネティクスに関連するかどうかをChIP-qPCR法などにより検討する。ChIPの方法もさらに改良を加えて、再現性が高い方法を確立したい。ソライロアサガオの刷毛目絞りについては、DNAメチル化の阻害剤を使った実験の再現性を確認する。さらに、転写因子とプロモーター配列の相互作用をゲルシフトアッセイで検討し、DNAメチル化により相互作用が阻害されているかどうかを検討する。
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| Causes of Carryover |
計画全体がやや遅れており、ChIP-qPCRに必要な抗体や酵素などの購入を延期したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
遅れていた変異体からのサンプリングは順調に進み、ChIP-seqによる結果も出つつあるため、抗体や酵素などを購入して研究を進める予定である。
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