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ゲノム恒常性を支えるヘテロクロマチン形成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K06182
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43050:ゲノム生物学関連
研究機関奈良先端科学技術大学院大学

研究代表者

安喜 史織  奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50747946)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードクロマチン構造 / ヒストン修飾 / 植物ホルモン / ゲノム恒常性
研究開始時の研究の概要

動植物を問わず、ゲノム恒常性を維持できないと変異が蓄積し、体細胞および次世代に悪影響をもたらす。特に植物は固着生活を営むので、変動する環境下でいかにゲノム恒常性を維持するかは死活問題である。しかし、植物ゲノムを損傷から守る、恒常的な仕組みの理解は進んでいない。本研究では、「植物ホルモンがクロマチン構造を制御することによりゲノム恒常性を維持する」という仮説を立て、その検証を通して植物ホルモンによるゲノム安定性制御という新たな概念を提唱することを目標とする。

研究実績の概要

植物は固着生活を営むので、変動する環境下でいかにゲノム恒常性を維持するかは死活問題である。ゲノムを脅かすものとして、DNA複製エラー、紫外線や光合 成過程で産生される活性酸素、土壌中の重金属、病原菌感染など、様々なストレスがDNA損傷を誘発する。したがって、ゲノムの傷を治すDNA修復マシナリーだけ でなく、そもそも傷が入らないようにゲノムを守る仕組みも非常に重要であると考えられるが、その実体は全く解明されておらず、未解明の「問い」として残されたままである。本研究では「植物ホルモンの一種であるオーキシンがクロマチン構造を制御することによりゲノム恒常性を維持する」という仮説を立て、その検証を行うことにより、ホルモンによるゲノム安定性制御という新たな概念を提示することを目標とした。オーキシンの下流でヒストン修飾因子のタンパク質の安定性が増すことをすでに明らかにしていたことから、本年度はオーキシンが細胞周期中のどのステージでヒストン修飾因子の安定性を制御するのかに着目し、解析を行った。その結果、オーキシンにより、ある特定の細胞周期ステージにおいてヒストン修飾因子のタンパク質蓄積が増加し、同じタイミングでヘテロクロマチン形成が促進されることを見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

オーキシンによりヒストン修飾因子がタンパク質安定化を受ける細胞周期ステージを明らかにすることができた。また同じタイミングでオーキシンがヘテロクロマチン形成を促進することを見出した。

今後の研究の推進方策

ヒストン修飾因子を標的にすると想定しているタンパク質分解関連因子とオーキシンとの関係を明らかにするべく解析を行う。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Conserved CKI1-mediated signaling is required for female germline specification in Marchantia polymorpha2024

    • 著者名/発表者名
      Bao Haonan、Sun Rui、Iwano Megumi、Yoshitake Yoshihiro、Aki Shiori S.、Umeda Masaaki、Nishihama Ryuichi、Yamaoka Shohei、Kohchi Takayuki
    • 雑誌名

      Current Biology

      巻: 34 号: 6 ページ: 1324-1332

    • DOI

      10.1016/j.cub.2024.01.013

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] R2R3-MYB transcription factor GEMMA CUP-ASSOCIATED MYB1 mediates the cytokinin signal to achieve proper organ development in Marchantia polymorpha2022

    • 著者名/発表者名
      Aki Shiori S.、Morimoto Tomoyo、Ohnishi Taiki、Oda Ayumi、Kato Hirotaka、Ishizaki Kimitsune、Nishihama Ryuichi、Kohchi Takayuki、Umeda Masaaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 21123-21123

    • DOI

      10.1038/s41598-022-25684-3

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Control of DNA replication by histone methyltransferases ATXR5 and ATXR6 in Arabidopsis thaliana2024

    • 著者名/発表者名
      Moo Kar Yee, Akiko Masada, Haruka Manabe, Hirotomo Takatsuka, Shiori S Aki, Masaaki Umeda
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Arabidopsis Research
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation of centromeric heterochromatin ensures proper DNA replication and genome maintenance2024

    • 著者名/発表者名
      Kar Yee Moo, Hirotomo Takatsuka, Nanase Kato, Shiori Aki, Masaaki Umeda
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Evolutionarily Conserved CKI1-mediated Two-component Signaling Regulates Female Germline Specification in Marchantia polymorpha2024

    • 著者名/発表者名
      Haonan Bao, Rui Sun, Megumi Iwano, Yoshihiro Yoshitake, Shiori Aki, Masaaki Umeda, Ryuichi Nishihama, Shohei Yamaoka, Takayuki Kohchi
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Control of DNA replication by histone methyltransferases ATXR5 and ATXR6 in Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Moo Kar Yee, Akiko Masada, Haruka Manabe, Hirotomo Takatsuka, Shiori S Aki, Masaaki Umeda
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional analysis of the cell cycle regulators WEE1 and CDC25 in Marchantia polymorpha2023

    • 著者名/発表者名
      小田 歩美, 安喜 史織, 西浜 竜一, 梅田 正明
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Mechanisms of endocycle induction by controlling histone methylation2023

    • 著者名/発表者名
      賀 鐘寛, 正田 晃子, ムー カーイー, 岩田 悠暉, 安喜 史織, 梅田 正明
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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