2019 Fiscal Year Research-status Report
植物のＤＮＡ倍加誘導において再複製を可能にする仕組みの解明
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19K05951
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
高塚 大知 金沢大学, 生命理工学系, 助教 (70633452)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞周期 / DNA倍加 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、DNA倍加移行の鍵となることが示唆されているエピジェネティック修飾であるヒストンH3の27番目のリシンのモノメチル化(H3K27me1)の触媒酵素であるATXR5およびATXR6がDNA倍加に関与するかを詳細に調べるため、atxr5/6二重機能低下変異株の倍数性の経時的変化を解析した。その結果、atxr5/6二重機能低下変異株では、野生型に比べ、葉の発生初期から成熟期に至るまで、常に高い倍数性を示すことが明らかになった。このことから、ATXR5/6によるH3K27me1制御がDNA倍加移行の重要な決定要因であることが確認された。また、機能的なレポーターラインの作出を行い、ATXR5/6の細胞周期における発現時期の解明を行った。その結果、ATXR5/6いずれも、S期後期からG2期初期にかけて発現が低下する様子が見られた。そして、興味深いことに、DNA倍加へ移行しない場合には、ATXR5の発現がG2期の進行に伴って再度増加してくるのに対し、DNA倍加へ移行する際にはATXR5およびATXR6、いずれもG2期に長く発現抑制が維持されることが明らかになった。これはH3K27me1の挙動と高度に相関していることを明らかにした。これらの結果から、ATXR5/6の発現制御により、H3K27me1レベルが制御され、DNA倍加移行するかしないかが決められることが示唆された。更に、細胞周期の進行に中心的な役割を担うSCF複合体の活性を阻害する薬剤処理により、ATXR5/6のS期後期からG2期初期の発現抑制が起こらなくなることを見出した。これはATXR5/6の発現抑制に、SCF複合体依存的なタンパク質分解が関与することを示唆する発見である。
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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
当初の計画通り、H3K27me1の触媒酵素であるATXR5およびATXR6を同時に機能低下させた変異体におけるDNA倍加への影響を詳細かつ定量的に評価することができた。これはDNA倍加移行におけるエピジェネティック制御の重要性を明確に示すものであり、本研究の根幹をなす重要な成果であると考えている。また、H3K27me1および、その触媒酵素であるATXR5、ATXR6の細胞周期における発現変動を明らかにすることができた。また、DNA倍加移行する場合としない場合での挙動の違いを明らかにすることができたのは、大きな成果であると考えている。また、思いがけない成果として、ATXR5およびATXR6の発現制御にSCF複合体によるタンパク質分解が関与していることを見出したことが挙げられる。細胞周期進行に中心的な役割を担うSCF複合体とエピジェネティック制御因子との関連は、植物では未報告であり、新規性の高い発見である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、ATXR5/6の細胞周期制御における役割の全容を明らかにするため、atxr5/6二重機能低下変異株での細胞周期各ステージの進行のモニタリングを行う。また、予想外にATXR5/6の発現制御へのSCF複合体を介したタンパク質分解系の関与が明らかになった。DNA倍加移行におけるATXR5/6の役割を解明するためには、この発現制御メカニズムを解明することが重要であると考えられる。そこで、まずSCF複合体がATXR5およびATXR6を認識してタンパク質分解に導くのに必要な指標配列(デグロン)の同定を行う。具体的にはATXR5/6の配列を部分的に削った蛍光レポーターラインシリーズを作出し、ATXR5/6のどの領域にデグロンが存在するかを絞り込んでいく。最終的には、同定したデグロンに変異を導入し、非分解型にしたATXR5/6を植物体内で発現させることで、細胞周期、特にDNA倍加の進行にどのような影響が生じるかを評価し、ATXR5/6の発現制御の重要性を検証していきたいと考えている。
また、当初の計画であるゲノムワイドな複製起点の同定に向けた準備を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度、ATXR6のタンパク質分解に必要な配列を同定するため、多くの形質転換植物の作出が必要となる。必要な試薬・設備一式の準備を行う。また、複数の学会で成果発表するための旅費として使用する予定である。
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Research Products
(2 results)
