2021 Fiscal Year Research-status Report
抗抑制因子VanC21によるトランスポゾン活性化機構の遺伝学的解析
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18K06348
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
佐々木 卓 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80744870)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | トランスポゾン / DNAメチル化 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トランスポゾン(TE)はゲノム中に散在する転移性因子で、ゲノム進化に寄与してきた一方、遺伝子破壊などの潜在的な危険性を持つ。植物ではその多くがエピジェネティックに不活性化されているが、いくつかのTEは転移活性を維持していることが知られる。転移能を持つシロイヌナズナのDNA型TE、VANDAL21は、転移酵素に加えて脱抑制因子VANC21をコードする。VANC21による脱抑制は配列特異的であり、VANDAL21ファミリーのTEのみが脱メチル化される。本研究は、VANC21が持つ配列特異的な脱抑制機構の解明を目指す。
前年度に引き続き、脱抑制に関わる因子の順遺伝学的スクリーニングを進め、多数の変異体候補を得た。また、脱抑制機構の進化を明らかにするために、共同研究によりシロイヌナズナのVANDALファミリーの脱抑制機構を網羅的に明らかにした。特にVANDALファミリーの祖先形と考えられるVANDAL1について、脱抑制能を持つVANC1を新たに同定し、その分子機能を明らかにするとともに、VANDALファミリーのTEがゲノムで増殖する際の、脱抑制機構の重要性を明らかにした。
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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
前年度に引き続き、新たに構築した根の伸長を指標にしたスクリーニングを行い、脱抑制機構に関わる因子についての複数の変異体候補を得た。これらの変異体候補について、野生型個体と交配して分離集団を作成し、原因遺伝子を同定するためのマッピングの準備を進めた。
また、VANDALファミリーにおいて、VANC21の祖先形に当たると考えられるVANC1を新たに同定し、その標的認識機構を明らかにした。VANC1の脱抑制の標的には、自律型因子に加えて、多くの非自律型因子が含まれていた。脱抑制の際に、VANCは標的のエピジェネティックな抑制を除去し、内部にコードされた転移酵素などを活性化させるが、内部に遺伝子を持たない非自律型因子も脱抑制の標的になっている点は一見不思議に思われた。そこで、VANC1の標的モチーフを失った非自律型因子を形質転換により導入したところ、VANC1による脱抑制が不活性化され、VANC1の全ての標的において脱抑制が見られなくなることがわかった。small RNAの蓄積を解析した結果、非自律型因子は、自律型因子に作用しうるsmall RNAの発生源となっており、脱抑制機構が働くことで、small RNAによる自律型因子の不活性化が抑えられていることを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、引き続きスクリーニングを続けるとともに、原因遺伝子の同定のためにマッピングを進める。また、新たに同定した祖先形のVANC1による脱抑制機構においても、スクリーニングによって得られた因子が関与しているかどうかを調べるために、変異体背景のVANC1形質転換体を作成し、VANC1に脱抑制における効果を調べる。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの蔓延に伴う緊急事態宣言の発令等により、一時研究が中断してしまい、当初の計画よりも進捗がやや遅れた。しかし、VANC1については当初の予想を超えた、今後の研究の可能性を広げる結果が得られた。繰り越した研究費については、当初の予定の通り、原因遺伝子同定に用いる次世代シークエンス解析の費用に充てる予定である。
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