2021 Fiscal Year Annual Research Report
The roles and mechanisms of chromatin memory in the robust responses under flactuating environments
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21H04977
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
工藤 洋 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (10291569)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
角谷 徹仁 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20332174)
本庄 三恵 京都大学, 生態学研究センター, 准教授 (30450208)
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| Project Period (FY) |
2021-05-18 – 2026-03-31
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| Keywords | ヒストン修飾 / H3K27me3 / 長期環境応答 / エピジェネティクス / ハクサンハタザオ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
クロマチン長期記憶の環境応答におけるメカニズムと役割を理解するために、１．長期クロマチン記憶の新規メカニズム、２．新規環境要因で変化する長期クロマチン記憶のターゲット、３．長期クロマチン記憶の生態機能を明らかにすることが目的である。具体的には、① H3K27me3介在型プロモーターの解析による新規メカニズムの解明、② 修飾間のクロストークとDNAトポロジーの役割の解明、③ 温度ミミックをのターゲット解析、④ ウイルスで変化するロマチン記憶の解析、⑤ 長期クロマ チン記憶の温度依存性と生態機能の解明、⑥ 防御における季節ゲーティングの解明、である。
2021年度は、クロマチン記憶の環境応答研究を実施するために、東京大学では実クロストークとトポロジー解析のための実験系の確立を進め、京都大学には 表現型、DNA/RNAの多検体解析のための体制を確立する。特にウイルス感染・温度ストレスを実験条件下で再現し、生理的・解剖学的ダメージ を評価するための機器を設置した。分子遺伝学的実験、グロースチャンバー・圃場での栽培実験、自然集団での計測を総合的に実施する。ハク サンハタザオおよび近縁アブラナ科の自然変異・エピ変異を活用するため、温度環境やウイルス感染状況が異なる各地の集団からのサンプルも 活用して研究を進めた。主な成果としては、H3K27me3介在型プロモーターの部分配列を使った解析、H2AバリアントおよびヒストンH3K4修飾を中心とした研究、温度ミミックをコードする遺伝子のノックアウトと過剰発現ラインの解析などがある。
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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
計画①②③⑥を中心に進めた。計画① 「H3K27me3介在型プロモーターの解析による新規メカニズムの解明」では、野外のヒストン修飾時系列解析で 特定したH3K27me3介在型プロモーターの部分配列を使った解析をすすめた。計画② 「長期クロマチン記憶の継承と確立における修飾間のクロストークの解明」では、鍵となる目印と推察さ れるH2AバリアントおよびヒストンH3K4修飾を中心に研究を進めた。計画③「温度ミミックのター ゲット解析」では、当該ペプ チドをコードする遺伝子のノックアウトと過剰発現ラインを入手し、各温度下でのトランスクリプトームの変化を解析した。計画⑥「防御における季節ゲーティングの実証と生態機能」では、2年間計画の野外測定のうち、1年分を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
クロマチン記憶の環境応答研究を実施するために、東京大学ではエピゲノム形成に関与する因子の変異体を用いた解析を進める。京都大学では温度ストレス・ウイルス感染実験を実施し、ヒストン修飾およびトランスクリプトームの多検体解析をおこなう。引き続き、分子遺伝学的実験、栽培実験、自然集団での研究を総合的に実施する。計画① 「H3K27me3介在型プロモーターの解析による新規メカニズムの解明」ではH3K27me3介在型プロモーターの部分配列を使った解析をさらに進める。計画② 「修飾間のクロストークの解明」では、鍵となる目印と推察されるH2Aバリアントおよびヒストン修飾を中心に研究を進める。その際、長期的なエピゲノム修飾間の相互作用に着目した独自の視点での研究を行う。計画③「温度ミミックのターゲット解析」では、細胞分泌型の新規の温度応答ペプチドを植物に投与し、トランスクリプトームの変化からターゲットを特定する。計画④ 「ウイルスで変化する長期クロマチン記憶のターゲット解析」では、継続感染でヒストン修飾が変化するターゲット遺伝子の発現動態を調べる。計画⑤ 「長期クロマチン記憶の温度依存性と生態機能の解明」においては 、葉の老化に関して長期クロマチン記憶の関与を調べる。⑥「季節ゲーティングの実証と生態機能」では、冬にも傷害によって「みどりの香り」は発生するがことが分かった。遺伝子発現応答に対する抑制効果とみどりの香りの発生との関係についての研究を進める。
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Research Products
(33 results)
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[Journal Article] H3K27me3 demethylases alter HSP22 and HSP17.6C expression in response to recurring heat in Arabidopsis.2021
Author(s)
Yamaguchi N, Matsubara S, Yoshimizu K, Seki M, Hamada K, Kamitani M, Kurita Y, Nomura Y, Nagashima K, Inagaki S, Suzuki T, Gan E-S, To T, Kakutani T, Nagano AJ, Satake A, Ito T
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 12
Pages: 3480
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] The genetic and epigenetic landscape of the Arabidopsis centromeres2021
Author(s)
Naish M, Alonge M, Wlodzimierz P, Tock AJ, Abramson BW, Schmucker A, Mandakova T, Jamge B, Lambing C, Kuo P, Yelina N, Hartwick N, Colt K, Smith LM, Ton J, Kakutani T, Martienssen RA, Schneeberger K, Lysak MA, Berger F, Bousios A, Michael TP, Schatz MC, Henderson IR.
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Journal Title
Science
Volume: 374
Pages: eabi7489
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Combination of genetic analysis and ancient literature survey reveals the divergence of traditional Brassica rapa varieties from Kyoto, Japan2021
Author(s)
Kawakatsu Y, Sakamoto T, Nakayama H, Kaminoyama K, Igarashi K, Yasugi M, Kudoh H, Nagano AJ, Yano K, Kubo N, Notaguchi M, Kimura S
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Journal Title
Horticulture Research
Volume: 8
Pages: 132
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Eurasian phylogeographic study of a widely distributed plant, Cardamine impatiens, based on the genome-wide SNPs by MIG-seq.2021
Author(s)
Iwasaki T, Ebisawa A, Tamura Y, Shiga T, Kucera J, Zozomova-Lihova, Marhold K, Li P, Pak J-H, Choi HJ, Kim Y-D, Sabirov R, Matsuo A, Tsunamoto Y, Suyama Y, Shimizu-Inatsugi R, Shimizu KK, and Kudoh H．
Organizer
東アジア国際植物分類学シンポジウム
Int'l Joint Research
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