イネSOG1の機能解析とその発現調節による高効率ジーンターゲッティング系の確立

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K21185
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 横井 彩子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (10760019)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: DNA double strand breaks / Sog1 / DNA repair / rice

Outline of Annual Research Achievements

シロイヌナズナSOG1（AtSOG1）のアミノ配列情報に基づきイネSOG1遺伝子を探索し、AtSOG1が持つ5つのATMリン酸化サイト（SQモチーフ）をすべて保存している遺伝子（OsSOG1）と部分的に保存している遺伝子（OsSOG1-like）を同定した。これまでに標的組換え（ジーンターゲッティング）によりOsSOG1およびOsSOG1-like遺伝子のプロモーター下流にGUSレポーター遺伝子をノックインすることで、OsSOG1あるいはOsSOG1-like遺伝子をノックアウトした系統、OsSOG1あるいはOsSOG1-likeのリン酸化サイトを不活性型に置換した変異系統を作出した。OsSOG1およびOsSOG1-likeは機能相補していることも考えられることから、CRISPR/Cas9によりOsSOG1およびOsSOG1-like両遺伝子をノックアウトした二重変異体系統も作出した。これら変異体のT2世代を用いて以下の解析を行った。
イネ野生株（日本晴）および上記変異体系統をDNA二重鎖切断（DSBs）を誘発する薬剤であるブレオマイシンで処理しmicroarray解析を行った。その結果、野生株において発現が変化していた多数の遺伝子群が、Sog1変異体およびsog1sog1-like二重変異体において発現変化が抑制されており、これらの遺伝子はSog1の標的遺伝子であることが示された。これらの遺伝子群の中には、酸化的ストレス防御に関する遺伝子やDNA修復に関わる遺伝子、転写制御に関わる遺伝子などが含まれていた。DNA修復に関わる遺伝子群の中には、相同組換えに関わる遺伝子だけでなく、複数の経路に関与する遺伝子が含まれていた。また、Sog1-likeはSog1の標的遺伝子であり、Sog1標的遺伝子群の中の一部がSog1-likeを介して発現を制御されていることが考えられた。