2017 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms of induction of DNA polyploidization
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17H03965
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
梅田 正明 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (80221810)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高塚 大知 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教 (70633452)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | クロマチン / 細胞周期 / 植物ホルモン / DNA倍加 / ヒストン修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA倍加は核DNA量が倍々に増加する現象である。多くの植物にとって器官成長を促す重要な生理現象であり、地球上で生産される植物バイオマスの相当量はDNA倍加に依存していると言える。しかし、これまでCDK活性の低下がDNA倍加を誘導すると考えられてきたものの、そのメカニズムの解明は進んでいなかった。申請者は、これまでの知見から、CDK活性やオーキシンシグナルの低下がクロマチン構造を変化させ、DNA倍加を誘導すると考えている。本研究ではこの仮説を検証し、その分子メカニズムの解明を目指している。
CDK活性がクロマチン構造を変化させる要因として、CDKがクロマチン制御因子をリン酸化し、その活性を制御している可能性が考えられる。そこで、キナーゼアッセイにより、様々なクロマチン制御因子についてCDKの基質となり得るかどうか検討した。その結果、ある因子がCDKによりin vitroでリン酸化されることが明らかになった。植物のCDKは、細胞周期を通して発現しているCDKAと、主にG2/M 期で発現するCDKB1, CDKB2の3種類に分類される。そこで、これら3種類のCDKについてリン酸化活性を調べたところ、特定のCDKのみが今回同定した基質タンパク質をリン酸化することが示唆された。
一方、オーキシンについては、ヒストン修飾酵素遺伝子の発現制御を介してクロマチン構造を制御している可能性を考えている。そこで、GUSやGFPのレポーター系統を網羅的に作成し、次年度以降の発現解析のための準備を進めた。
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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
クロマチン構造を制御する因子がCDKによりリン酸化されることが明らかとなり、CDKとクロマチン構造制御の関連性が具体的に見えてきた点が大きな成果と言える。ヒストン修飾酵素遺伝子のマーカー系統についても、順調に作成が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
CDKによりリン酸化されるクロマチン制御因子については、今後リン酸化部位を同定し、そこに変異を導入した変異型タンパク質を植物体で発現させて、クロマチン構造やDNA倍加の表現型を観察する予定である。また、cdk変異体におけるクロマチン構造についても解析を行う。
一方、オーキシンにより発現制御を受けるヒストン修飾酵素遺伝子を同定し、細胞周期における発現様式やタンパク質の蓄積様式について解析する。また、変異体を収集し、クロマチン構造やDNA倍加の表現型について解析を進めていく。
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