2020 Fiscal Year Research-status Report
イネの多様なエピジェネティック制御を司るDNA脱メチル化酵素の分子機構の理解
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19K05974
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| Research Institution | Yokohama City University |
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Principal Investigator |
小野 明美 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 特任助教 (90732826)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | エピジェネティクス / DNAメチル化 / DNA脱メチル化酵素 / 胚乳発生 / トランスポゾン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、イネの胚乳における多様なエピジェネティック制御の理解へ向けて、イネゲノムにコードされる６つのDNA脱メチル化酵素の特異性がどの様に決められているのか、その分子機構を明らかにしていくことを目指している。そのためのアプローチとして、DNA脱メチル化酵素の新規基質やゲノム環境を含めた基質特異性と相互作用因子に着目し、①基質および周辺ゲノム環境の特異性の精査、②５-メチルシトシン（５mC）以外の新規基質塩基の探索、③DNA脱メチル化酵素と相互作用する因子の検出、これら３つを軸にした解析を進めている。
①については、令和元年度に胚乳発生の可能なDNA脱メチル化酵素変異体について、トランスポゾンアレイを用いた解析を行った。DNAメチル化状態と連動することの多いトランスポゾンの発現変動を、胚乳発生過程において経時的に変異体と野生型との間で比較解析し、様々な変動パターンを示すトランスポゾン群を抽出し、そのパターンに基づいてトランスポゾン群を分類した。令和２年度は、同じ変異体について胚乳における5mCの分布に着目したメチローム解析を行った。それぞれの変異体について野生型と比較して変動の見られる領域を抽出した。パターン分けされたトランスポゾン群のゲノム分布、およびその周辺配列における5mCの分布に着目しながら、ゲノム環境を含めた基質選択性の共通点・相違点を理解し、DNA脱メチル化酵素の特異的な選択性の根拠の解明にアプローチしていく。②については、令和元年度および２年度、塩基修飾を検出できるPacBioによるゲノムシーケンスを用いて、それぞれの変異体における６mAの検出を進めている。サンプルの反復数・スケール等を増して、検出の精度を上げていくための検討をおこなっている。①、③に必要な形質転換体の作出については、継続中であり、生化学的な実験等へ向けて、作出を続けている。
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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
令和元年度終わりから令和２年度は、計画時には想定されていなかった研究活動における種々の制限が不可避であったものの、大きな計画変更に至ることはなかった。研究計画全般を通して、令和元年度および令和２年度ともに当初の計画に沿って概ね順調に進展している。令和元年度・２年度までに得られた情報を踏まえて、次年度の展開へと進めていく予定であり、当初の計画からの大きな変更はない。令和３年度についてもひき続き、色々な制限が避けられない局面や予測の難しい状況も考えられるので、柔軟に対応しながら研究計画を推進していくことを心掛ける。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題は、イネゲノムにコードされる６つのDNA脱メチル化酵素の特異性がどの様に決められているのか、その分子機構を明らかにしていくことを目指している。そのためのアプローチとして、DNA脱メチル化酵素の基質と相互作用因子に着目し、①基質および周辺ゲノム環境の特異性の精査、②５mC以外の新規基質塩基の探索、③DNA脱メチル化酵素と相互作用する因子の検出、これらの３つを軸にした解析を令和３年度も進めていく。
①については、これまでにDNA脱メチル化酵素変異体を用いて、トランスポゾンアレイによる胚乳発生過程における経時的な発現変動の比較解析、および5mCの分布に着目したメチローム解析を行ってきた。本年度は、変異体間での5mCメチル化変動領域、発現変動のみられるトランスポゾンに着目して、ゲノム環境を精査していく。②については、これまでに6mAの検出を継続的に進めてきている。本年度は検出精度の向上を試みると共に、イネゲノムにおける6mAの分布の解析および、変異体との比較解析を行っていく。③については、必要な形質転換体の作出を進めてきている。本年度は形質転換体の作出およびその評価を継続していくと共に、それらを用いた生化学的な実験等へと進めていく。
本年度は更に、①-③によるそれぞれの結果を取りまとめた総合的な考察により、特異性を決める分子機構の全体像の理解へとアプローチしていく。得られた成果の発表を国内学会、国際学会も含め様々な形で行っていく。
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| Causes of Carryover |
参加を予定していた国際学会を含む全ての学会・ミーティング等が、開催の延期あるいはオンサイト開催からオンライン開催への変更となったことが、大きな理由の１つであると考えている。また、令和２年度も“先進ゲノム支援”により支援を頂いた。令和３年度も、次世代シーケンサーを用いたゲノム解析を多用していく計画であり、生じた次年度使用額、および当該年度分は、次世代シーケンサー解析、およびそれに付随したものを中心に使用していく計画である。また国内外の学会への参加形態の変更に伴った環境設定にも活用していく計画である。状況の改善とともに、オンサイト開催も徐々に再開されることが期待されるなか、情報発信・収集に向けて令和２年度までは制限された学会等への参加を積極的に行いたいと考えており、その機会に活用していく計画である。
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