シロイヌナズナ熱活性型レトロトランスポゾンの転移制御機構の解明

• Project/Area Number: 18J11120
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: Hokkaido University
• Research Fellow: 野沢 紘佑 北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2018-04-25 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: トランスポゾン / ストレス応答 / 環境ストレス / エピジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

シロイヌナズナのLTR型レトロトランスポゾンONSENは熱ストレスで転写が活性化する。ONSENはsiRNAを介したDNAメチル化機構の変異体で熱ストレス依存的に転移することが明らかになっている。野生型においても熱ストレスによって高い発現を示し、転移の中間産物である染色体外DNAが検出されるが、次世代への転移は観察されない。このことから、野生型において転移を防ぐ独自の機構があることが考えられ、本研究はONSENの世代を越えた転移制御機構を解明することを目的とした。
転移を次世代に伝えるには生殖組織につながる細胞で転移する必要がある。nrpd1変異体おいて、ONSENは生殖成長へ移行前の植物に熱ストレス処理を行っても転移が観察されることから、次世代へ伝わる転移は茎頂分裂組織(SAM)での転移が反映されていることが示唆された。
我々はINTACT(isolation of nuclei tagged in specific cell types)法を用いて組織特異的なRNA-seq解析を行った。その結果、野生型のSAMではSeedlingに比べONSENの発現量が低下しており、組織特異的に発現が抑制されていることが示唆された。また、RNA-directed DNA methylation pathwayの遺伝子など、トランスポゾン抑制に関わる遺伝子の発現がSAMで高くなっていることが明らかとなった。これらのことから、野生型のSAMではSeedlingに比べ、高いDNAメチル化レベルを維持している可能性が示唆された。一方で、転移が観察されるnrpd1変異体では、SAMにおいてもONSENの高い発現が観察され、SAMでの発現抑制が次世代に伝わる転移を防ぐ上で重要である可能性が示唆された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。