2022 Fiscal Year Research-status Report
Roles of nucleoli and AS2 /LOB family in plant development and differentiation
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21K06218
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
町田 千代子 中部大学, 応用生物学部, 特定教授 (70314060)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小島 晶子 中部大学, 応用生物学部, 准教授 (10340209)
町田 泰則 名古屋大学, 理学研究科, 名誉教授 (80175596)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | エピジェネティック制御 / 核小体 / 葉の発生分化 / AS2/LOB family / AS2/LOBドメイン / シロイヌナズナ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シロイヌナズナの葉の表裏軸形成の鍵因子であるAS2は、植物に固有のAS2/LOBドメインを持つAS2/LOB familyのメンバーであり、最も研究が進んでいる因子である。近年、AS2/LOB familyのメンバーの研究が進み、発生分化や環境応答、植物ホルモン制御等の多様な機能との関連が報告され遺伝子発現制御に関与することが示唆されているものの分子機能は不明な点が多い。AS2は核小体周縁部内側に２個の顆粒として検出され、NOR4を含むクロモセンターと部分的に共局在する（AS2 bodyと命名）。また、AS2が関わる葉の表裏軸形成には核小体機能と密接な関連を持つ多くの因子が関わる。そこで、本研究では、AS2 modifier として同定され、核小体局在タンパク質であるNUCLEOLIN1(NUC1)、RNA HELICASE10 (RH10) 、ROOT-INITIATION-DEFECTIVE2 (RID2)をコードする遺伝子の変異体におけるAS2 bodyの形状を調べた。その結果、nuc1変異体では、多くのAS2 body が、核小体周縁部に検出され、クロモセンターと共局在しない顆粒も認められた。rh10変異体とrid2変異体では、多くのAS2 body が、核小体内部に検出された。nuc1変異体の核小体の内部構造は崩壊していること、rh10, rid2変異体の核小体は大きくなっていることがわかっている。これらの結果は、AS2 body形成または維持には核小体の正常な構造が必要であり、特に、核小体周縁部の構造が重要である事がを示唆している。近年、核小体周縁部は、遺伝子サイレンシングの場であることがわかって来た。核小体周縁部でAS2-AS1 複合体による葉形成における裏側因子のエピジェネティックな抑制制御が行われている可能性が考えられる。
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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
2022年度は植物の発生分化における核小体とAS2の役割を解明するために、核小体タンパク質をコードする複数の遺伝子の変異体におけるAS2 body 形成を調べた。AS2 bodyの形成には核小体の構造と機能が正常に保たれている事が必要であり、核小体周縁部がエピジェネティックな制御に重要な役割をはたしている可能性が示唆された。さらに、AS2と45S rDNAリピートとの関連性について，現在研究を進めている。DNAメチル化解析についても、先進ゲノム支援を受けてEM-seqのデータが得られており、解析が進んでいる。申請書で提案した第二の実験についてはすでに結果が得られており、現在、これらの結果について論文投稿する予定であり、研究は、概ね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請書で提案した実験について概ね結果が得られていることから、研究は、順調に進展していると言える。AS2は核小体周縁部内側に２個の顆粒として検出され、NOR4を含むクロモセンターと部分的に共局在する（AS2 bodyと命名）。このことから、AS2が45S rDNAと相互作用する可能性が考えられる事から、第一に、AS2と45S rDNAリピートとの相互作用とETTのExon 1 のCGCCGC/GCGGCG配列への結合との関連性について、今後明らかにする必要がある。第二に、AS2によるエピジェネティックな抑制制御機構を明らかにするために、as2変異体、及び、核小体局在タンパク質の遺伝子の変異体におけるDNAのメチル化レベルについて解析を行う。近年、動物細胞では核小体周縁部は、遺伝子サイレンシングの場であることがわかって来た。シロイヌナズナにおいては、核小体周縁部でAS2-AS1 複合体による裏側因子のエピジェネティックな抑制制御が行われ、細胞分裂を介しても、このような抑制状態を保っているのかもしれない。これらの結果を総合して、核小体を中心とした動物とは異なる植物の生存戦略の根幹に関わるメカニズムに迫る。
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| Causes of Carryover |
投稿準備中の論文作成が予定よりも遅れたため、英文校閲料が次年度使用額となった。2022(R4)年度には、英文校閲料と論文投稿料として使用予定である。学会発表のための出張旅費が予定より小額となったため（ポスター発表がWEBとなったため）、次年度使用額となった。2022年度の国際学会（ICAR参加６月）で発表予定であり、そのための出張旅費として使用予定である。2023(R5)年度には、予定どおり物品費（消耗品）、旅費、人件費・謝金、その他（論文投稿料）として使用予定である。
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