2021 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 – 2023-03-31
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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、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からこれまでに、トランスポゾンアレイを用いた胚乳発生における経時的なトランスポゾンの発現変動解析、また、5mCの分布に着目したメチローム解析およびRNAseqによる発現解析を行い、胚乳発生の可能なDNA脱メチル化酵素変異体と野生型との間で比較解析してきた。それぞれの変異体について発現変動の見られる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の分布や遺伝子の発現に着目しながら、ゲノム環境を含めた基質選択性の共通点・相違点を抽出することを試みている。②については、令和元年度より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の検出と、検出の精度を上げていくための各種検討を進めている。①、③に必要な形質転換体については継続して作出しており、作出の完了したものについては順次、生化学的な実験等へ向けての条件検討を進めている。
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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２年度に続き令和３年度も、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、令和３年度予定の研究計画の大きな変更に至ることはなかった。研究計画全般を通して、令和元年度から３年度まで、当初の計画に沿って概ね順調に進展している。当初の計画では令和３年度が最終年度であったが、計画当初に参加を予定した学会の開催延期、参加形態の変更や、様々な制限に伴う未使用分を次年度使用とすることとした。研究期間を延長することで次世代シーケンサーを用いた解析等をさらに進めることが可能になると考えている。
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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４年度も進めていく。
これまでに、①については、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解析、および5mCの分布に着目したメチローム解析とRNAseqを行い、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たゲノム環境を精査し比較解析してきた。②については、6mAの検出と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試みている。③については、必要な形質転換体の作出を継続し、作出の完了したものから生化学的な実験等へと進めている。
本年度は、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る、特異性を決める分子機構の理解を強化していくために、これまでの解析に補足すべき部分、更なる解析が必要と考えられるものについての補強をしつつ、深く展開できるよう追加の解析を行う。またこれまでの制限が徐々に緩和されつつあることから、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積極的に行っていく。
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| Causes of Carryover |
昨年度に続き、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、令和３年度も開催の延期あるいはオンライン開催の継続となったことが、大きな理由の１つであると考えている。生じた次年度使用額は、更なる次世代シーケンサー解析、およびそれに付随した周辺試薬、備品等に使用していく計画である。また、状況の改善とともに、国内外の学会にオンサイト開催も徐々に再開され始めつつある。令和３年度までは制限されてきた学会等への積極的な参加による情報の発信・収集の機会に活用していく計画である。
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