DNA脱メチル化依存的な新規トランスポゾン制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number	18K06050
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 43010:Molecular biology-related
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	伊藤秀臣北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70582295)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000) Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2018: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords	エピジェネティクス / トランスポゾン / DNAメチル化 / シロイヌナズナ / 環境ストレス
Outline of Annual Research Achievements	先行研究より、シロイヌナズナで同定された熱活性型レトロトランスポゾンONSENはDNAメチル化酵素CMT3の変異体で発現が顕著に低下することが明らかになった。昨年度は、cmt3変異体では、CHG配列のDNAメチル化量が大きく減少するため、ONSEN配列のDNA メチル化レベルを解析した。その結果、cmt3変異体ではONSEN配列上のCHGメチル化レベルは顕著に低下していたが、興味深いことにCHHメチル化のレベルが上昇していることが明らかになった。このため、CHHメチル化レベルの上昇がONSENの発現量低下に寄与しているが示唆された。この検証のため、CHH配列のメチル化を担うCMT2およびDRM1/DRM2の変異体にcmt3変異体を交配して、cmt3変異体で見られるONSENの発現減少が観察されるか検証した。drm1/drm2/cmt3ではdrm1/drm2と比較しONSENの発現が減少したが、cmt2/cmt3ではcmt2と比較しONSENの発現量が増加した。したがって、cmt3変異体条件下では、CMT2が活性化し、ONSENの発現を抑制している可能性が考えられる。本年度は、CMT2の局在がcmt3変異体で変化するか調べるために、cmt3変異体で発現が低下したONSEN遺伝子領域のCMT2の局在をChIP-qPCRで解析した。その結果、期待どおりにcmt3変異体で野生型にくらべてより多くのCMT2の蓄積がみられた。non-CGのメチル化はヒストン修飾とフィードバックを形成していることが知られている。そのため、H3K9me2のメチル化を担う遺伝子SUVH4,5,6の変異体をもちいてCHHメチル化レベルの変化を解析した。その結果、suvh4,5,6変異体ではCHHのメチル化レベルは減少した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 2019年度はさらに詳しくDNAメチル化を解析するため、全ゲノムレベルでDNAメチル化解析を行う予定であったが、発現抑制のターゲットはトランスポゾンであるため、全ゲノム解析ではコピー数の区別がつかない。そのため、各コピーを別々に解析する必要が出てきた。
Strategy for Future Research Activity	CMT3変異体で発現が抑制されるターゲットは高温ストレス後の発現解析により見つかってきたものである。そのため、ストレス処理のあるなしでDNAのメチル化やヒストンの修飾レベルを解析する必要がある。今後は、ストレス処理後のデータ解析を含めてこの現象のメカニズムを理解していく。