ＤＮＡメチル化の遺伝子転写領域における役割と制御機構に関する研究

• Project/Area Number: 14J07507
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: The University of Tokyo (2015); National Institute of Genetics (2014)
• Principal Investigator: 藤 泰子 東京大学, 理学系研究科, 助教
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: エピジェネティクス / DNAメチル化 / DNA傷害 / 転写

Outline of Annual Research Achievements

トランスポゾンにおけるDNAメチル化は、転写抑制やゲノムの安定化に寄与する。転写活性の高い恒常発現遺伝子の転写領域においてもDNAメチル化が高度に蓄積するが、その機能は未だ解明されていない。本研究では、シロイヌナズナを用いて転写活性化遺伝子の転写領域におけるDNAメチル化の機能とその制御機構の解明を目的とした。
これまでの研究成果より、「遺伝子転写領域におけるDNＡメチル化が恒常発現遺伝子におけるDＮＡ傷害に対し抑制的にはたらく」可能性が示唆された。そこで、met1変異体におけるDＮＡ傷害の発生量を野生型と比較した。免疫染色の結果、met1変異体において、分裂細胞を多く含む根端領域内にDNA傷害マーカーであるγH2A.Xの高蓄積が認められた。DNA複製期におけるDNA傷害応答チェックポイント因子ATRとの二重変異体において、この蓄積はさらに増加していたことから、met1変異体において、DNA複製期にDNA傷害が発生している可能性を示唆する。
また本研究では、転写活性化遺伝子の転写領域におけるDNAメチル化の制御機構を明らかにするため、遺伝子転写領域のDＮＡメチル化を特異的に消失する変異体の探索を行った。その結果、遺伝子転写領域選択的にメチル化を消失するmet1変異体バリアントを同定している。変異個所は、MET1タンパク質のメチル化触媒ドメインとBAHドメインとの間に同定されたため、機能未知であるMET1のBAHドメインがトランスポゾンと遺伝子間の選択的メチル化に関与する可能性を示唆する。
以上の本研究の成果は、遺伝子転写領域におけるメチル化が、DNA複製期におけるDNA障害に抑制的に働く可能性を提示するとともに、遺伝子とトランスポゾンとの間の選択的メチル化制御機構の研究に適した材料を提供する。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Genome-wide negative feedback drives transgenerational DNA methylation dynamics in Arabidopsis. (2015)
  • Author(s): T Ito, Y Tarutani, TK To, M Kassam, E Duvernois-Berthet, S Cortijo, K Takashima, H Saze, A Toyoda, A Fujiyama, V Colot, T Kakutani
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 11 Issue: 4 Pages: e1005154-e1005154
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005154
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research