2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K18585
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
宅野 将平 総合研究大学院大学, その他の研究科, 助教 (20547294)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / ゲノム進化 / 自然選択 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エピジェネティクスは、「塩基配列の変化を伴わないで次世代に伝えられる、遺伝情報発現の変化を探求する研究分野」として定義されている。遺伝子発現を変化させる機構として、DNAメチル化やヒストン修飾が挙げられる。これらの修飾は、エピジェネティック修飾と総称される。例えばある遺伝子のプロモーターがDNAメチル化の修飾を受けると、この遺伝子の発現は抑制される。しかし、近年エピジェネティック修飾 の大部分が塩基配列によって決定されるという結果が発表された。本研究では、エピジェネティック修飾に関わる突然変異と、それらの突然変異にかかる自然選択の影響を明らかにする事を目的としている。今年度は、陸上植物１４種のゲノムワイドDNAメチル化パターン（メチローム）の解析を行った。このうち、９種のメチロームは本研究で決定した。遺伝子内部に存在する機能未知のDNAメチル化を遺伝子内メチル化 (gene body methylation)と呼ぶ。このメチル化程度が、植物の被子植物、裸子植物、シダ植物のオーソログで保存されている傾向を見出した。つまり、遺伝子内メチル化レベルは自然選択により保持されていることが示唆された。さらに、種ごとに遺伝子内メチル化の絶対量が大きく異なっていた。このメチル化レベルの絶対量は、ゲノムサイズと強い正の相関を示した。ゲノムサイズの大きい種ではトランスポゾンが多く、それらの発現を抑制するためDNAメチル化機構が効率的に働いていると推察される。この結果、遺伝子内メチル化レベルもゲノムサイズの増大にひっぱられるように上昇してきたと考えられる。
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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
当初の予定どおり、様々な植物種のメチロームの解析を効率良く行えている。特に、共同研究者が想定以上の種でメチロームデータを作出したため、本研究の第一目的である、ゲノム進化がエピゲノム（本研究ではメチローム）の進化に与える大きな影響が検出できた。つまり、ゲノムがトランスポゾンコピー数の増大によって増加すると、それに対応するようにゲノムワイドなDNAメチル化レベルも増大していた。ゲノムーエピゲノムの密接な関係が検出できたため、今後の研究も予定通り行える。さらに、今まで機能未知であった遺伝子内メチル化にかかる機能的制約が非常に強いことも示唆された。このエピゲノムの進化学的研究が、遺伝子内メチル化の生物学的意義を見出せたことは大きな進展である。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度は、陸上植物を網羅するサンプルを用いて、ゲノムーメチロームの超長期的な進化過程を明らかにした。今年度は、メチローム進化の詳細を、より近縁な種を用いて明らかにする。具体的には、モデル生物であるシロイヌナズナ (Arabidopsis thaliana)と、その近縁種Arabidopsis lyrataのゲノム配列、メチロームを用いる。さらに、外郡として、新たに決定したCapsella grandifloraのメチロームを用いる。陸上植物を用いた場合、数億年という非常に長いスパンの進化が見られたが、今回は時間を一桁下げて、数千万年のオーダーでゲノムとメチロームにどのような変化が起こってきたかを推定する。特に、今回はCapsella grandifloraを外郡として用いることができるため、シロイヌナズナとArabidopsis lyrataの２種でそれぞれ独自に起こった変化が観察できる。これらのデータの解析から、メチロームの変化がどのような遺伝子に起こり、どのような自然選択が働いてきたかを推定する。
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| Causes of Carryover |
論文掲載時のページチャージを、共同研究者が支払ってくれたためにできた余剰金である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
少額であるため、物品、特に外付けハードディスクなどのパソコン用消耗品に使用する予定である。
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