2021 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 | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
角谷 徹仁 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 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 / トランスポゾン / 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」抑制修飾に必要な因子の変異体にその因子を相補することにより、抑制修飾確立に必要な因子を検出する系を構築し、これを用いて、CGサイトのメチル化とヒストンH2Aのバリアントが抗抑制に影響することを示唆する結果を得ていた（To et al 2020 Nature Plants）。CGメチル化酵素の変異体を用いることで、この修飾が抑制/抗抑制の確立に大きく影響することを示せた（To et al 2022 Nature Communications）。
また、遺伝子内抗抑制経路を調べる過程でヒストンH3リジン４の脱メチル化酵素であるLDL2およびFLDの分子機能および生物学的機能を明らかにしてきた（Inagaki et al 2017 EMBO J; Inagaki et al 2021 Nature Plants）。さらにもう一つのヒストンH3リジン脱メチル化酵素であるLDL3の標的配列特異性、およびH3リジン４メチル化酵素の局在特異性から、転写がこの修飾を双方向に制御することを見出しつつある（Ishihara et al 2019 Nature Communications; Oya et al bioRxiv; Mori et al 論文準備中）。エピジェネティックな抑制/抗抑制を制御する新規経路として興味深い。
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 al2017 Nat Com）。世代をこえて継承される脱抑制の系を用い、VANCによる抗抑制の祖先型と思われる系を同定した（Sasaki et al 2022 EMBO J）。また、VANCによる抗抑制とRNAi経路との遺伝学的相互作用の解明を進めている（Sasaki et al 論文準備中）。また、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するとともに、結晶構造解析によって、DNAと相互作用する領域を特定した（Saito et al 論文準備中、Tanaka et al 論文準備中）。
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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
抑制修飾確立においてCGサイトのシトシンメチル化とそれ以外のサイトのシトシンメチル化の間に局所的な正のフィードバックおよびゲノム全体での負のフィードバックがあることを見出した(To et al 2022 Nature Communications）。また、クロマチンリモデリングによるエピゲノムの抑制におけるヒストンバリアントの関与が示唆された（Osakabe et al 2021 Nature Cell Biol）。これらは当初想定したいなかった成果であり、今後の展開も期待できる。
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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」
論文未発表の結果が充実してきているので、上記の結果を早めに完成させ、論文にまで持っていきたい。また、脱メチル化酵素タンパク質の相互作用因子の網羅的解析を行い、興味深い因子を同定しているので、その機能解析を進めたい。
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」論文未発表の結果が充実してきているので、上記の結果を早めに完成させ、論文にまで持っていきたい。また、VANCによる抑制修飾除去の分子機構の候補因子を得ているので、その経路の検証を進めたい。
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[Presentation] The chromatin remodeling factor DDM1 mediates the deposition of heterochromatic histone variant for TE silencing2021
Author(s)
Akihisa Osakabe, Bhagyshree Jamge, Elin Axelsson, Sean A Montgomery, Svetlana Akimcheva, Annika Luisa Kuehn, Rahul Pisupati, Zdravko J Lorkovi, Ramesh Yelagandula, Tetsuji Kakutani, Frederic Berger
Organizer
Cold Spring Harbor Asia “Integrative Epigenetics in Plants” Pre-conference
Int'l Joint Research
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