2020 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidaiton of the mechanism of gene priming regulating the modulation which leads to regeneration
Publicly Offered Research
| Project Area | Intrinsic periodicity of cellular systems and its modulation as the driving force behind plant development |
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| Project/Area Number |
20H05425
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
坂本 卓也 東京理科大学, 理工学部応用生物科学科, 講師 (40637691)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 再分化 / 遺伝子プライミング / クロマチン高次構造 / 転写イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2020年度の研究を通じて以下のことを明らかにした。
(1)ヒストン脱メチル化酵素LDL3によるカルス培養期間中のヒストンH3K4me2の脱メチル化がプライミング現象に必要であることが分かっている。再生現象はカルスの一部の細胞で起こることから、LDL3発現細胞に着目したクロマチン構造解析を行うため、IntF2Aを用いた改良INTACT法によるLDL3発現細胞核を単離する系の確立を進めた。LDL3プロモーター制御下で発現させたNTFの核膜局在とビオチン化の検出まで進めることができた。
(2) 植物体での遺伝子の転写活性化状態のライブイメージング解析ツールとしてRNAポリメラーゼII （RNAPII）Ser2のリン酸化を認識するmintbodyおよびヒストンH3K4me3を認識するmintbodyの共同開発を行った。検証の結果、いずれのmintbodyも植物体内でそれぞれがターゲットとするタンパク質修飾を認識することを確認し、新規の転写活性化状態のライブイメージング解析ツールとしての利用可能であることを示した。
(3) 新規のシュート再生に重要なクロマチン構造制御遺伝子として、H3K4meをターゲットとするヒストンメチル化酵素を同定した。この酵素の機能抑制によって、カルス培養期間中からH3K4me2レベルが低下し、かつシュート再生時に発現上昇が見られなくなる遺伝子を探索したところ、LDL3がターゲットとするプライミング遺伝子が含まれていた。このことから、カルス培養期間中にヒストンメチル化酵素とLDL3が協調的に働いてH3K4me2を一定のレベルに保つことがプライミング現象に必要である可能性が示唆された。
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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
転写活性化状態を可視化するmintbodyを用いたイメージング技術を確立し、INTACT法に用いる植物材料の構築も進んでおり、2年目の研究計画実施に向けた準備が整ってきているため。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は以下の研究を実施する。
(1) INTACT法確立の目処が立ったので、カルス培養期間中のLDL3発現細胞核を用いたクロマチン構造解析を進め、プライミング遺伝子群の転写スタンバイ状態やシュート誘導に応じた協調的な遺伝子発現をもたらすクロマチン構造の特徴を明らかにしていく。また、開発したmintbodyを用いて、再生過程における転写状態の時空間的変化を明らかにしていく。
(2) 新たに同定されたシュート再生に重要なヒストンメチル化酵素の解析を進め、プライミング現象における役割を明らかにしていく。
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