2021 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、葉の表側分化予定領域において、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は核小体の周縁部で顆粒（AS2 bodies）を形成し、これ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：NOR2 or NOR4) 集合体と部分的に重なる。本研究の目的は、ARF3遺伝子の転写抑制の分子機構を、AS2 bodies と不活性型 45S rDNA 集合体との関連において解明することである。R2年度の実績は以下の通りである。1. ARF3遺伝子座とAS2 bodies との関連：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ない。ARF3-lacO DNAと CFP-lacI-NLSシステムは現在構築中である。2. 核小体タンパク質とAS2 body形態との関連：核小体局在タンパク質遺伝子（NUC1, RH10, RID2 など）の変異はas2変異体の表現形に影響する。そこでこれらの遺伝子変異がAS2 bodies の形態に影響するかを調べた。その結果、変異体ではAS2 bodies がより小さな粒として分離し、核小体の内側に移動した。また核小体に局在するウイルスの病原性タンパク質 βC1がAS2 bodyの形態に影響するかを調べるために、βC1の低発現株と髙発現株を取得した。3. AS2 bodies と 45S rDNA集合体との分子的関連性の研究：予備的結果によれば、第4染色体にある 45S rDNA集合体（NOR4）が AS2 bodies と重なった。
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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いる。しかし、1. の課題に関しては、FISHシグナルとAS2 bodies の YFPシグナルの「位置決め」ができない問題を解決できていない。2. の研究では、核小体タンパク質遺伝子の変異体における AS2 bodies の形態を調べたところ、bodies が多数の小さなビーズになり、核小体における位置が変化することがわかった。これらに基づき、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（ ＿ ）でつながり珠数状（○＿○＿○＿）になり、その数珠がさらに集まった構造体である。今後は、このような数珠構造（ビーズとヒモ）の実態に迫る解析をしたい。また、病原ウイルスの病徴タンパク質であるβC1の発現株でも多数の小ビーズが見られ、数珠構造が壊れたように見えた。今後βC1発現株においても、ビーズとヒモの分子的実態を解明したい。3. 45S rDNAリピートがAS2 bodies と重なるという観察結果は 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。現在これを、実験的に調査している。
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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。核小体は核内における最大の液・液相分離構造体である。相分離の観点から AS2 bodies の構築を解析する。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、半数体あたり約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 |
コロナ禍で、ほとんどの学会がオンライン開催になったため、予定していた旅費等が不要になり、一部予算を次年度に繰り越した。
研究成果発表論文のデータ解析の外部委託や英文校閲などに使用できるとよいと考えている。
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Research Products
(9 results)
