| 研究課題/領域番号 |
24K02077
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45020:進化生物学関連
小区分45010:遺伝学関連
合同審査対象区分:小区分45010:遺伝学関連、小区分45020:進化生物学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
佐々木 江理子 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20626402)
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| 研究分担者 |
門田 慧奈 九州大学, 理学研究院, 助教 (30782255)
越阪部 晃永 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (70632107)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2028-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2027年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2026年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2025年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2024年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | DNAメチル化 / クロマチン制御 / クロモメチラーゼ / 環境適応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
世界的な気候変動の中で、植物の環境適応戦略の理解は緊急性の高い課題である。固着性の生活様式を持つ植物は、乾燥、高温、病害などのストレス抵抗性を得るために、エピジェネティクスと呼ばれるDNAやヒストンの修飾を通じて遺伝子発現を調節する機構を利用する。本研究では、一年生植物シロイヌナズナをモデルとし、真核生物に広く保存され、DNA修飾を調節するクロマチン制御因子ATCDCA7の植物特異的な発現調節因子の探索と分子メカニズムの解明によって、DNAメチル化調節機構と適応進化のつながりを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
世界的な気候変動が顕在化する近年、植物の環境適応戦略の理解は最も緊急性の高い課題の一つである。固着性の生活様式を持つ植物は、乾燥、高温、病害などのストレス抵抗性を得るために、エピジェネティクスと呼ばれるDNAやヒストンの修飾を通じて遺伝子発現を調節する機構を利用する。しかし、この広く真核生物に共通した分子メカニズムが、生物種ごとに最適化され、環境適応に用いられる仕組みには不明な点が多い。私たちは、シロイヌナズナの自然集団を用いてDNAメチル化の量的な違いをもたらす遺伝子座を探索する中で、強い乾燥応答性を示すクロマチン調節因子ATCDCA7を独自に見出し、その発現調節領域が種内、種間ともに大きく変化していることに注目した。本研究では (1) 植物に特有のATCDCA7発現調節メカニズムの解明、(2) ATCDCA7発現調節が環境適応に果たす役割の検証によって、DNAメチル化調節機構と適応進化のつながりを明らかにする。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
CDCA7制御因子の探索：ヒト、マウスなど脊椎動物のCDCA7は転写調節因子ZBTB24によって制御を受けるが、この因子は脊椎動物以外にホモログが存在しない。そこで、シロイヌナズナCDCA7の転写調節因子を明らかにするため、CDCA7の発現レベルが異なる複数の自然系統を用いて、プロモーター領域のモチーフ解析を行なった。脊椎動物のCDCA7はCELL CYCLE DEPENDENT ASSOCIATED 7という名前の由来の通り、細胞周期によって制御を受ける。シロイヌナズナのプロモーター領域には細胞周期性を示すPCNA-2モチーフが強くエンリッチしており、プロモーター依存的に細胞周期による発現制御を受けることが予測された。一方で、公開データを用いて細胞周期依存遺伝子の発現を解析したところ、ヒトではCDCA7がS期で発現するが、シロイヌナズナでは発現のタイミングが大きく異なることが示唆された。
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| 今後の研究の推進方策 |
シロイヌナズナのCDCA7の細胞周期を実験的に検証するため、CDCA7プロモーター領域を融合した蛍光マーカーとS期、M期をカバーする複数の細胞周期の蛍光マーカーの交配系統を作出している。ヒト、植物間でCDCA7が発現する細胞周期の変化が生じているか実験的に確認した後、植物特異的にCDCA7と結合する遺伝子群の生化学的な解析、さらに、他の植物種におけるCDCA7の細胞周期性と変化について、データ解析、実験による検証を進める。
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