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受精・胚発生過程における染色体維持装置形成による新生幹細胞維持機構の解明

公募研究

研究領域植物の生命力を支える多能性幹細胞の基盤原理
研究課題/領域番号 18H04834
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

武内 秀憲  名古屋大学, 高等研究院(WPI), 特任助教 (10710254)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワードCENH3 / セントロメア / クロマチン / シロイヌナズナ / 胚発生 / 染色体 / ヒストン
研究実績の概要

高度に分化した卵細胞は精細胞と融合することで受精卵となり、胚発生を進める。このとき、エピゲノム情報の適切な再編成が細胞増殖・分化に重要である。本研究ではシロイヌナズナを用い、受精卵におけるクロマチンマークの動態解析とマーク形成に関わる因子の探索・解析を行うことで、植物の幹細胞性が確立される際のエピゲノム動態とその制御機構を調べた。
セントロメア領域とそれを取り囲むヘテロクロマチン領域のそれぞれのマークに着目し、セントロメア特異的ヒストンH3 (CENH3) とヘテロクロマチン特異的なヒストンH2A (HTA6) の蛍光標識株を用いたライブイメージング解析を行った。その結果、卵細胞では検出されないCENH3とHTA6のマークが受精後約12時間で拡散したシグナルとして検出され始めた後、体細胞でも観察されるようなドット状および凝集したマークをそれぞれ形成していく動態を捉えた。これらのクロマチン領域は相互に制御し合っていることが想定され、受精時のクロマチン制御機構を今後明らかにしていくために、これら蛍光標識株と様々な変異体を組み合わせた株の作出も進めた。
当該新学術領域の班員との共同研究により、分化が進んだ葉肉細胞ではCENH3マークはほとんど検出されず、維管束分化誘導により脱分化・リプログラミングする細胞でCENH3マークが再形成される可能性を見出した。この結果は、受精時と分化誘導時におけるクロマチンマークの再編成ひいては幹細胞新生の共通機構を探る手掛かりになると期待される。
CENH3を含むヒストンH3の運搬に関わることが報告されていたNASPタンパク質が、シロイヌナズナの胚発生に重要な役割を果たすことを見出した。他のヒストンH3の運搬因子との二重変異体の作出を進め、複数のヒストンH3の運搬因子が協調して機能することで植物のCENH3運搬および発生を制御する可能性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] グレゴール・メンデル研究所(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] ハンブルク大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] グレゴール・メンデル研究所(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] ハンブルク大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Functional analysis of the chromosomal passenger complex in Arabidopsis2020

    • 著者名/発表者名
      Komaki Shinichiro、Takeuchi Hidenori、Hamamura Yuki、Heese Maren、Hashimoto Takashi、Schnittger Arp
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2020.03.19.998880

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] AtNOT1 Is a Novel Regulator of Gene Expression during Pollen Development2019

    • 著者名/発表者名
      Motomura Kazuki、Arae Toshihiro、Araki-Uramoto Haruka、Suzuki Yuya、Takeuchi Hidenori、Suzuki Takamasa、Ichihashi Yasunori、Shibata Arisa、Shirasu Ken、Takeda Atsushi、Higashiyama Tetsuya、Chiba Yukako
    • 雑誌名

      Plant and Cell Physiology

      巻: 61 号: 4 ページ: 712-721

    • DOI

      10.1093/pcp/pcz235

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] シロイヌナズナ初期胚発生におけるクロマチン動態のライブイメージング解析2020

    • 著者名/発表者名
      永原史織, 木全祐資, 植田美那子, 東山哲也, 武内秀憲
    • 学会等名
      第61回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 植物CENH3の認識とセントロメア積み込みの分子機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      武内秀憲, 永原史織, 東山哲也, Frederic Berger
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] PRKファミリー受容体による花粉管の伸長・誘引制御の分子機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      井本美紀, 東山哲也, 武内秀憲
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 植物におけるセントロメアヒストンCENH3の分子認識機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      武内秀憲, 東山哲也, Frederic Berger
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Species recognition in pollen tube attraction2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Nagae, Hidenori Takeuchi, Ashutosh Srivastava, Florence Tama, Tetsuya Higashiyama
    • 学会等名
      The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Searching for factors involved in de novo deposition of the centromeric histone H3 variant after fertilization of Arabidopsis thaliana2018

    • 著者名/発表者名
      Hidenori Takeuchi, Tetsuya Higashiyama, Frederic Berger
    • 学会等名
      The 25th International Congress on Sexual Plant Reproduction
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 花粉管の伸長および誘引におけるPRK6受容体のシグナル伝達機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      井本美紀, 東山哲也, 武内秀憲
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異種と同種を見分ける花粉管誘引における認証機構2018

    • 著者名/発表者名
      長江拓也, 武内秀憲, Ashutosh Srivastava, Florence Tama, 東山哲也
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 先端をいく花粉管受容体による極性制御機構の解析2018

    • 著者名/発表者名
      武内秀憲, 井本美紀, 長江拓也, 東山哲也
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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