単細胞真核生物の世代交代における表現系切換えのエピジェネティクス制御

2020 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K23767
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 廣岡 俊亮 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 特任助教 (70843332)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2021-03-31
• Keywords: 単細胞真核生物 / エピジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、これまで適切な研究材料の欠如により未解明であった、単細胞真核生物におけるエピジェネティクス制御による世代交代の表現系切換え機構を解明することを目的としている。
前年度に、1倍体、2倍体の比較トランスクリプトーム解析により、2倍体特異的に発現する遺伝子群を同定し、2倍体特異的に発現している2個の遺伝子について抗H3K27me3抗体を用いたChIP-qPCR解析を行った。その結果、2倍体特異的に発現する遺伝子が1倍体においてのみ、H3K27me3修飾を受けていることを見いだした。今年度は、抗H3K27me3抗体を用いたChip-Seq解析を行い、H3K27me3修飾を受けている遺伝子を網羅的に明らかにすることを試みた。その結果、2倍体特異的に発現する遺伝子群の多くが1倍体においてのみ、H3K27me3修飾を受けていることを明らかにすることが出来た。本結果は、H3K27me3修飾による遺伝子群発現制御機構によって、2倍体（発現ON）と1倍体（発現OFF）の表現型が切換えられる可能性を示唆している。そこで、H3K27me3修飾に関わるポリコーム抑制複合体2（PRC2）のヒストンメチル化酵素E(z)の遺伝子破壊株を１倍体において作成し、その表現系を解析することにした。しかしながら、E(z)遺伝子破壊株は野生株と比較して遺伝子発現や形態に顕著な変化が見られなかった。その理由として、H3K27me3レベルの低下を確認できたが、そのシグナルが完全には消えていないこと、あるいはH3K27me3修飾による発現抑制機構の解除に加え、発現を誘導する為の機構（転写因子等の発現等）が活性化されていない等の理由が考えられた。これらの可能性を今後検討していく為に、マーカーリサイクル系を用いた多重遺伝子破壊・導入系を確立した。