2021 Fiscal Year Annual Research Report
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21H04715
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
梅田 正明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80221810)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | DNA倍加 / クロマチン / ヒストン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA倍加は一つ一つの細胞の中でDNA量が倍々に増えていく現象である。DNA倍加が起こると細胞や器官が大きくなるため、地球上の植物バイオマス生産に大きく貢献している。しかし、植物にはDNA倍加を全く起こさない種も存在し、何がDNA倍加能を決める要因となっているかは未だ明らかにされていない。我々は、DNA倍加の誘導には細胞周期進行の抑制の他に、クロマチン構造の緩和も必要であることを明らかにしてきた。そこで本研究では、どのようなメカニズムでクロマチンが緩み、DNA倍加が誘導されるのかを明らかにすることにより、DNA倍加能を規定する要因について解明することを目標とする。
これまでの研究で、ヒストンシャペロンCAF-1複合体のサブユニットの一つであるFAS1がサイクリン依存性キナーゼ(CDK)によりリン酸化されること、またCDKやFAS1のシロイヌナズナ変異体ではヘテロクロマチンの脱凝縮が見られ、DNA倍数性が上昇していることがわかっている。このことから、「CDKによるFAS1のリン酸化がCAF-1を活性化し、ヘテロクロマチン化を促進することで細胞分裂からDNA倍加への移行を阻害している」という仮説を立てるに至った。この仮説を検証するために、まず質量分析によりFAS1のリン酸化部位の同定を試みた。全長のFAS1組換えタンパク質を３分割しリン酸化反応を行ったところ、２つの領域がリン酸化を受けることが明らかになったが、そのうちの１つの領域はアミノ酸の偏りが見られるため、質量分析によりリン酸化部位を特定するには至らなかった。そこで、リン酸化を受ける可能性のある部位に順次アラニン置換を導入する準備を開始した。その他に、ヘテロクロマチン形成に関わるヒストン修飾酵素について解析するため、マーカー系統等の準備も開始した。
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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
FAS1のタンパク質特性が原因でリン酸化部位の特定には至っていないが、リン酸化アッセイの系は確立できたので、今後リン酸化を受ける可能性がある部位に変異を導入した組換えタンパク質を使ってリン酸化部位を同定できると考えている。また、ヘテロクロマチン形成に関わるヒストン修飾酵素については、必要な植物材料の作成が順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
FAS1のアミノ酸配列の中でCDKによるリン酸化を受ける可能性がある部位に変異を導入し、これらの組換えタンパク質を用いてリン酸化アッセイを行うことでリン酸化部位を同定する。また、ヘテロクロマチン形成に関わるヒストン修飾酵素の基質特異性に着目し、DNA倍加能との関連について解析を進めていく。さらに、これらの酵素の蓄積様式についても調べる予定である。
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