2018 Fiscal Year Final Research Report

Basic mechanism of how variation in the genome alters transcriptome

Research Project

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Project/Area Number	17K19358
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Research Field	Molecular and Genome biology and related fields
Research Institution	Kyoto Prefectural University
Principal Investigator	Obokata Junichi 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (50185667)
Research Collaborator	SATOH Soichirou MATSUO Mitsuhiro HATA Takayuki KAZAMA Mei HAYAKAWA Chihiro NISHIMON Kohei YAMAGUCHI Fumika KAWAGUCHI Kohei
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2019-03-31
Keywords	ゲノム変動 / トランスクリプトーム / 転写開始点 / クロマチンリモデリング / DNA修復 / クロマチン修復 / ヒストン修飾 / プロモータートラッピング
Outline of Final Research Achievements	Although genome shuffling by recombination and mobile element transposition have a potential to generate transcriptional units, we still have little knowledge about how such variation in the genome alters transcriptome. To address this question, we attempted a massive promoter trap experiment using a promoter-less luciferase gene in the plant genome. Contrary to the widely accepted idea, transcriptional activation of the LUC transgenes occurred independently of the sequence properties of the integration sites but occurred stochastically. This indicates that some factors besides genomic sequence play critical roles in causing the alteration of transcription. We further found that the mutation in histone modification enzymes greatly alters the expression level of above de novo transcripts but influence little on the intrinsic genes. These results suggest chromatin remodeling following the DNA double strand break repair should play an important role in altering the transcriptome.
Free Research Field	ゲノム生物学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	今回の研究で得られた知見は、真核生物界でみられる進化や遺伝子新生などの背景には、ゲノムＤＮＡの切断修復に伴うクロマチンのリモデリングが関与していることを示唆しており、「ＤＮＡの切断修復と転写活性化の関係」という進化分子生物学の根本原理に関わる新しい研究領域に光をあてる研究、言い換えれば、新しい研究領域を切り拓く研究である。また、これらの研究によって得られる一連の知見は、生物進化の原理だけでは無く、ゲノム中に人為的に挿入された外来遺伝子の活性化メカニズムにも強く関係しており、その意味で、遺伝子操作技術の安全性評価の理論面にも今後大きな影響を与える可能性がある。