ヒストンSUMO化による転写調節機構の解明

• 研究領域: 植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
• 研究課題/領域番号: 16H01458
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 三浦 謙治 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00507949)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円); 2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2016年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
• キーワード: 植物 / シグナル伝達 / 遺伝子 / 発現制御

研究実績の概要

1）SUMO E3リガーゼSIZ1によるメチル化ヒストンH3K4の調節機構の解明
SUMO E3リガーゼであるSIZ1内のPHDドメイン(C4HC3ジンクフィンガードメイン)によりヒストンH3K4me3が特異的に認識されることが明らかにしてきた。SIZ1pro:SIZ1(ΔPHD)、SIZ1pro:SIZ1(C162S)はsiz1変異体を相補できないが、SIZ1pro:SIZ1(C117S)では相補可能であった。これはC162がαヘリックスを構成しており、亜鉛との結合のみならず構造維持に関わっている可能性が示唆された。また、PHD(C162S)ではH3K4me3との結合が見られなくなるため、SIZ1pro:SIZ1(C162S)はsiz1変異体を相補できなかったものと考えられる。一方で、PHD(C117S)はH3K4me3との結合は見られることからSIZ1pro:SIZ1(C117S)ではsiz1変異体を相補できたと考えらえる。興味深いことにPHD(C117S)はH3への結合も見られ(PHDではH3へは結合しない)、この結合がどのように関わっているかはまだ明らかに出来ていない。

2）SUMO化とクロマチン制御因子との関係性およびその機能的役割の解明
SIZ1はPHDドメインを介してH3K4me3と結合したり、ヒストンH3K4メチルトランスフェラーゼATX1と結合したりと、エピジェネティクス制御に深く関わっていることが示唆される。そこで、SIZ1と相互作用する因子を単離することで、エピジェネティクス制御にどのように関わるかを明らかにすることにした。SIZ1ではtranscriptional activator、bromodomainタンパク質、transcriptional coactivator ADA2 2B、Alfin-like5 PHD domain proteinが相互作用因子として単離された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Arizona State University(米国)
• [国際共同研究] Chinese Academy of Science(中国)
• [国際共同研究] Purdue University(米国)
• [雑誌論文] Ca2+-permeable mechanosensitive channels MCA1 and MCA2 mediate cold-induced cytosolic Ca2+ increase and cold tolerance in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Mori Kendo、Renhu Na、Naito Maho、Nakamura Aki、Shiba Hayato、Yamamoto Tsuyoshi、Suzaki Takuya、Iida Hidetoshi、Miura Kenji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 550-550
  • DOI: 10.1038/s41598-017-17483-y
  • NAID: 120007134505
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A NIN-LIKE PROTEIN mediates nitrate-induced control of root nodule symbiosis in Lotus japonicus. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishida, H., Tanaka, S., Handa, Y., Ito, M., Sakamoto, Y., Matsunaga, S., Betsuyaku, S., Miura, K., Soyano, T., Kawaguchi, M., and Suzaki, T.
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 9 号: 1 ページ: 499-499
  • DOI: 10.1038/s41467-018-02831-x
  • NAID: 120007134469
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Improvement of the transient expression system for production of recombinant proteins in plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Tsuyoshi、Hoshikawa Ken、Ezura Kentaro、Okazawa Risa、Fujita Satoshi、Takaoka Miyo、Mason Hugh S.、Ezura Hiroshi、Miura Kenji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 4755-4755
  • DOI: 10.1038/s41598-018-23024-y
  • NAID: 120007134313
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Application and development of genome editing technologies to the Solanaceae plants (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Tsuyoshi、Kashojiya Sachiko、Kamimura Saori、Kameyama Takato、Ariizumi Tohru、Ezura Hiroshi、Miura Kenji
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: in press ページ: 37-46
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2018.02.019
• [雑誌論文] Targeted base editing in rice and tomato using a CRISPR-Cas9 cytidine deaminase fusion (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimatani, Z., Kashojiya, S., Takayama, M., Terada, R., Arazoe, T., Ishii, H., Teramura, H., Yamamoto, T., Komatsu, H., Miura, K., Ezura, H., Nishida, K., Ariizumi, T. and Kondo A.
  • 雑誌名: Nature Biotechnology 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 441-443
  • DOI: 10.1038/nbt.3833
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptome and proteome analyses provide insight into laticifer's defense of Euphorbia tirucalli against pests (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitajima, S., Miura, K., Aoki, W., Yamato, K. T., Taira, T., Murakami, R., & Aburaya, S.
  • 雑誌名: Plant Physiology and Biochemistry 巻: 108 ページ: 434-446
  • DOI: 10.1016/j.plaphy.2016.08.008
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Arabidopsis SUMO E3 Ligase, SIZ1, Negatively Regulates Photomorphogenesis by Promoting COP1 Activity (2016)
  • 著者名/発表者名: Lin, X.L., Niu, D., Hu, Z.L., Kim, D.H., Jin, Y.H., Cai, B., Liu, P., Miura, K., Yun D.J., Kim, W.Y., Lin, R., Jin, J.B.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 12 号: 4 ページ: e1006016-e1006016
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006016
  • NAID: 120007135520
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Ca2+-permeable mechanosensitive channels MCA1 and MCA2 mediate cold-induced cytosolic Ca2+ increase and cold tolerance in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Renhu Na, Kendo Mori, Maho Naito, Aki Nakamura, Hayato Shiba, Tsuyoshi Yamamoto, Takuya Suzaki, Hidetoshi Iida, Kenji Miura
  • 学会等名: 第５９回日本植物生理学会年会
• [学会発表] 組換えタンパク質生産における一過的発現システムの改良 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三浦謙治、星川健、山本剛史、江面健太郎、岡澤梨沙、藤田聡、高岡美予、Hugh S. Mason、江面浩
  • 学会等名: 日本農芸化学会２０１８年度（平成３０年度）大会
• [学会発表] ICE1相互作用因子であるMYC型転写因子は低温ストレス耐性に抑制的に働く (2017)
  • 著者名/発表者名: 三浦謙治、太田賢、佐藤愛子、岡和、多田安臣
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] PIF4はシロイヌナズナの低温耐性を負に制御している (2017)
  • 著者名/発表者名: 奥田大貴、野澤理恵子、古本強、三浦謙治
  • 学会等名: 第５８回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Functional analysis of ICE1 interacting proteins for cold tolerance (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Miura
  • 学会等名: Tsukuba Global Science Week 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of the transient expression system for production of recombinant proteins in plants (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Miura, Ken Hoshikawa, Tsuyoshi Yamamoto, Kentaro Ezura, Risa Okazawa, Satoshi Fujita, Miyo Takaoka, Hugh S. Mason, Hiroshi Ezura
  • 学会等名: JSOL 2017
  • 国際学会
• [学会発表] トマトにおけるゲノム編集技術の適用と育種素材開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三浦謙治、山本剛史、嘉祥寺谷祥子、高山真理子、西田敬二、近藤昭彦、有泉亨、江面浩
  • 学会等名: 日本植物学会第８０回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター、沖縄県宜野湾市
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] Production of tomato with a high sugar content by genome engineering (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Yamamoto, Tohru Ariizumi, Keiji Nishida, Akihiko Kondo, Hiroshi Ezura, Kenji Miura
  • 学会等名: Plant Genome Stability and Change 2016
  • 発表場所: 湘南国際村、神奈川県横須賀市
  • 年月日: 2016-07-07
  • 国際学会
• [学会発表] Functional analysis of ICE1 inteacting proteins for cold tolerance (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Miura, Masaru Ohta, Aiko Sato, Hayato Shiba, Machiko Nakazawa
  • 学会等名: International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 植物の低温ストレス応答に関与する新たな仕組みを解明
  • URL: https://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201801111901.html
• [備考] 植物でタンパク質を大量に作る技術を開発 ～一過的発現システムの改良～
  • URL: http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201803191900.html
• [備考] 筑波大学 生命環境系 生物科学専攻 植物分子細胞生物学研究室
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [備考] 筑波大学 植物分子細胞生物学研究室
  • URL: http://www.gene.tsukuba.ac.jp/~kmiura/
• [産業財産権] 植物細胞における発現システムとその利用 (2017)
  • 発明者名: 三浦謙治、星川健、江面浩
  • 権利者名: 筑波大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
  • 外国
• [産業財産権] トマト植物のゲノムの改変方法 (2017)
  • 発明者名: 江面浩、有泉亨、三浦謙治ほか
  • 権利者名: 筑波大学、神戸大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-019921
  • 出願年月日: 2017
  • 外国