DNA脱メチル化依存的な新規トランスポゾン制御機構の解明

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K06050
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 伊藤 秀臣 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70582295)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: トランスポゾン / DNAメチル化 / シロイヌナズナ / 環境ストレス / 高温ストレス / エピジェネティクス / サイレンシング / ヒストン修飾

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて、一般的に知られているDNAのメチル化によるトランスポゾンの制御機構とは異なる新規の制御機構を解明することであった。DNAメチル化は、トランスポゾンのサイレンシングやゲノムの完全性に重要な役割を果たしている。CHROMOMETHYLASE3（CMT3）は、植物特異的なDNAメチル化酵素であり、CHG（H=A, C, T）コンテクストでのDNAメチル化を担っている。今回、私たちは、熱によって誘発されるレトロトランスポゾンONSENの活性化において、CMT3が予想外の役割を果たしていることを明らかにした。その結果、熱ストレス下でのONSENの転写活性の抑制効果はCMT3により緩和されていることがわかった。興味深いことに、CMT3の機能喪失変異により、ONSENのCHHメチル化が増加したが、これはCMT2が仲介するものであり、cmt2 cmt3の二重変異体ではCHHメチル化が大きく減少し、ONSENの転写量が増加したことからも確認できた。さらに、cmt3変異体では、ONSENクロマチンへのCMT2の結合が野生型に比べて多くなっていたことから、CMT3がONSENへのCMT2の結合やCHHメチル化修飾を阻害し、その結果、ONSENの転写が促進されていると考えられる。以上の結果から、CMT3がトランスポゾンの活性化において非正規の役割を果たしていることが明らかになり、DNAメチル化酵素がストレス条件下でどのように転写を制御するかについての新しい知見が得られた。