2019 Fiscal Year Annual Research Report
Controlling mechanisms of epigenome by silencing and anti-silencing
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19H00995
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
角谷 徹仁 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 教授 (20332174)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | DNAメチル化 / ヒストン修飾 / エピジェネティクス / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
課題１）「遺伝子内抗抑制修飾はどのように制御され、どのように表現型に貢献するか」ヒストン脱メチル化酵素LDL2が抗抑制目印であるH3K4me1を除くことを見出している（Inagaki et al 2017 EMBO J）。そのパラログであるFLDは非コードRNAを介して開花時期を制御することが知られている。fld変異体におけるヒストン修飾をゲノムワイドに調べたところ、FLDの標的はこれまで提案されていたようなH3K4me2でなく、H3K4me1であること、また、FLDはH3K4me1をconvergentな遺伝子から除くことで、antisense非コードRNAの動態を制御していることを明らかにできた（Inagaki et al, bioRxiv）。さらに、H3K4モノメチル化酵素を調べる過程で、その一つがFLDと同じ標的遺伝子群のメチル化を制御していることがわかった（未発表）。H3K4me1による非コードRNAの制御経路を見出したので、この修飾の脱メチル化酵素およびメチル化酵素の変異体を用い、RNAやクロマチン動態を調べたい。
課題２）「配列特異的抗抑制因子はどのような機構でゲノムの広範囲に影響するか」VANCは標的DNAに直接結合することをゲルシフトで示している（Hosaka et al 2017 Nat Com）。今年度は、分子間力顕微鏡（AFM）によって、標的DNAとVANCとの直接の結合を、動画で観察することに成功した。VANCとDNAの結合をAFMの動画で検出できているので、この結合動態の定量化を進めると共に、改変したタンパク質を用いることで、その分子機構の理解に近づきたい。さらに、クライオ電子顕微鏡、あるいはX線構造解析によってVANCとDNAが結合したものの立体構造解明を目指す。
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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
課題１「遺伝子内抗抑制修飾はどのように制御され、どのように表現型に貢献するか」遺伝子内抗抑制経路を調べる過程でヒストン脱メチル化酵素LDL2が抗抑制目印であるH3K4me1を除くことを見出している（Inagaki et al 2017 EMBO J）。そのパラログであるFLDは非コードRNAを介して開花時期を制御することが知られている。fld変異体におけるヒストン修飾をゲノムワイドに調べたところ、FLDの標的はこれまで提案されていたようなH3K4me2でなく、H3K4me1であること、また、FLDはH3K4me1をconvergentな遺伝子から除くことで、antisense非コードRNAの動態を制御していることを明らかにできた（Inagaki et al, bioRxiv）。さらに、H3K4モノメチル化酵素を調べる過程で、その一つがFLDと同じ標的遺伝子群のメチル化を制御していることがわかった（未発表）。
課題２「配列特異的抗抑制因子はどのような機構でゲノムの広範囲に影響するか」VANCは標的DNAに直接結合することをゲルシフトで示している（Hosaka et al 2017 Nat Com）。今年度は、分子間力顕微鏡（AFM）によって、標的DNAとVANCとの直接の結合を、動画で観察することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題１「遺伝子内抗抑制修飾はどのように制御され、どのように表現型に貢献するか」H3K4me1による非コードRNAの制御経路を見出したので、この修飾の脱メチル化酵素およびメチル化酵素の変異体を用い、コードおよび非コードRNAの転写開始および伸長への影響を調べる。また上記２種類の変異体の遺伝的相互作用を調べる。さらに、convergent な遺伝子は転写に伴い特徴的なDNAスーパーコイル構造をとることが予想されるので、その動態を並行して調べる。
課題２「配列特異的抗抑制因子はどのような機構でゲノムの広範囲に影響するか」VANCとDNAの結合をAFMの動画で検出できているので、この結合動態の定量化を進めると共に、改変したタンパク質を用いることで、その分子機構の理解に近づきたい。さらに、クライオ電子顕微鏡、あるいはX線構造解析によってVANCとDNAが結合したものの立体構造解明を目指す。
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[Journal Article] Histone acetylation orchestrates wound-induced transcriptional activation and cellular reprogramming in Arabidopsis.2019
Author(s)
Rymen B, Kawamura A, Lambolez A, Inagaki S, Takebayashi A, Iwase A, Sakamoto Y, Sako K, Favero DS, Ikeuchi M, Suzuki T, Seki M, Kakutani T, Roudier F, Sugimoto K.
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Journal Title
Communications Biology
Volume: 2
Pages: 404
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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