2020 Fiscal Year Research-status Report
Coordinate epigenetic gene regulation by AS2 and nucleolar factors in leaf formation
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20K06702
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
町田 泰則 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (80175596)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹部 美知子 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (00454380)
町田 千代子 中部大学, 応用生物学部, 特任教授 (70314060)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 葉形成 / 表と裏 / アシンメトリー遺伝子 / 核小体 / エピジェネティック制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
AS2 は葉形成の鍵遺伝子である。AS2は葉の裏側化遺伝子（ARF3）の発現を抑制することにより表側化遺伝子の発現を保障する。さらに、AS2は核小体の周辺で顆粒（AS2 bodies と呼ぶ）を形成し、AS2 bodies はヘテロクロマチン化し凝縮した不活性型リボソーム RNA 遺伝子 (45S rDNA) リピート領域と部分的に重なる。本研究の目的は、ARF3遺伝子の抑制の分子機構を、AS2 bodies と不活性型 45S rDNA との関連において解明することである。R2年度の実績概要は以下の通りである。1. AS2の標的であるARF3遺伝子とAS2 bodies との関連性の研究：ARF3 遺伝子座を含む BAC クローンを用いた DNA FISH （Fluorescence in situ hybridization）法を試みたが、bodyシグナルと BACシグナルの位置決めに成功していない。ARF3-lacO DNAと CFP-lacI-NLSシステムは構築中である。2. 核小体タンパク質とAS2 body形態との関連性の研究：遺伝学的には AS2と核小体タンパク質局在タンパク質の遺伝子（NUC1, RH10, RID2 など）は相互作用する。これらの遺伝子の変異体がAS2 bodies 形態へ影響するかを調べた。その結果、AS2 bodies が小粒として分離する形態異常が見られた。一方、核小体に局在するウイルス病原性タンパク質 βC1がAS2 bodyの形態に影響するかを調べる実験もスタートした。これまでにβC1の低発現株と髙発現株を取得した。3.AS2 bodies とリボソームRNAをコードする45S rDNAリピートとの分子的関連性の研究：第4染色体にある 45S rDNAリピートが AS2 bodies と重なるという予備的結果が得られた。
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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
実績で述べたように、研究は着実に進んできたと言える。しかし、1 の課題では、FISHシグナルとAS2 bodies の YFPシグナルの「位置決め」を正確に行う事が困難であり、専門家に指導を仰ぐことにした。2 の研究から、我々はAS2 bodies の構造に関しては次のような作業仮説を提唱するに至った。AS2 bodies は、多数の小粒（ビーズ）がヒモでつながった数珠状構造をしており、その「数珠-ヒモ」構造が塊を形成しているものであるという仮説を立てている。今後は、このような数珠構造とヒモ分子の実態に迫りたい。また、病原ウイルスのタンパク質であるβC1がAS2 bodyの形態に影響するかを調べる実験は、材料が調ったところである。今後βC1発現株における、AS2 bodies の形態を共焦点レーザー顕微鏡で解析する計画である。3. 45SrDNAリピートがAS2 bodies と重なるという結果は AS2 と rDNA 分子の間に何らかの相互作用があることを示唆している。今後はこれを実験的に解明することが肝要である。
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| Strategy for Future Research Activity |
1 の課題では、二つのサンプルの位置決め実験は、専門家との共同研究を進める計画である。2. の研究ではAS2 bodies 内の小粒（ビーズ）とヒモの実態を解明する。そのためにAS2タンパク質と相互作用するタンパク質分子などを明らかにする。ヒモ分子の実態にせまる研究をする。候補分子は rRNA か rDNA のどちらであると考ている。これを実験的に明らかにする。それにアプローチするためには、先ず DNase 処理や RNase 処理の実験が有効であろう。さらに、 DNA や RNA に特異的に結合するタンパク質を利用する実験を行う計画である。3. の研究では、AS2 タンパク質が rDNA と結合するか否かを調べる。また、シロイヌナズナの 45S rDNA 分子は約750コピーと言われているが、その全てが同じであるかどうかは興味深い。個々の 45S rDNA は少なくとも5種類の variants (VAR1, VAR3a, VAR2, VAR3c, VAR4) に分類される（フランスのグループによる）。AS2 は全ての variants に結合するか、活性化型と不活性型の Variants が存在すると提唱されているが、結合に違いがあるかどうかを研究する。これらを通して、ARF3 遺伝子発現の不活性化と45S rDNAの不活性化機構との関連性を解明する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ対応によって、参加を予定していた全ての学会がオンライン開催になり、旅費が不要となったため。次年度、無事開催される場合、その参加費と旅費に充てる。
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