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2016 年度 実績報告書

クロマチン長期記憶による環境応答制御機構

計画研究

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 15H05963
研究機関東京大学

研究代表者

角谷 徹仁  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20332174)

研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
キーワードエピジェネティクス / DNAメチル化 / ヒストン修飾
研究実績の概要

プロモーターのクロマチン修飾は遺伝子発現のON/OFF状態の記憶に働く。一方、多くの真核生物で、遺伝子のコード領域にもクロマチン修飾がみつかるが、その機能は未解明である。本研究では、遺伝子内のクロマチン修飾に影響する変異体を用いた遺伝学とゲノミクスによるアプローチで、環境に対する応答性や細胞増殖の文脈で遺伝子内クロマチン修飾の制御機構と役割とを研究することを計画している。我々は、活性な遺伝子の内部に抑制目印が蓄積するシロイヌナズナの変異体を用いて、遺伝子内部におけるクロマチン修飾の制御と意義にアプローチした。シロイヌナズナの変異体ibm1では、多数の活性遺伝子の内部にH3K9meやDNAメチル化が蓄積し、それにともない発生異常が引き起こされる。今回の研究では、ibm1変異体背景であるにも関わらず発生異常が生じない新たな変異体を同定し、これを用いることで下流経路の理解を目指した。同定された変異体の原因遺伝子であるLDL2はヒストン脱メチル化酵素をコードしていた。ヒストン修飾解析などから、LDL2が遺伝子内部の修飾による転写抑制を仲介することがわかった。興味深いことにLDL2は、H3リジン4のモノメチル化(H3K4me1)を遺伝子内部において減少させることで転写抑制を引き起こしていた。同様の経路が多くのトランスポゾンでも働いていた。動物ではH3K4me1はエンハンサーの修飾と考えられているが、本研究は、遺伝子内部のH3K4me1の重要性を示した。また、ibm1による発生異常にともない病害応答関連遺伝子の活性化が起こる。遺伝子内抑制クロマチンと病害応答経路の関連は、今後の重要な研究課題になると思われる。

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

当初予定したように研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

今後は以下の研究を計画している。
(1) 転写されている遺伝子の内部のDNAメチル化の機能についての研究を進める。CGメチル化酵素変異体を用いたアプローチをとる。なぜか遺伝子内CGメチル化の分布はH3K4me1と強い相関があるので、このつながりの意味を理解する。
(2) シロイヌナズナの変異体でH3K4me1に影響するものを探す。
(3) 遺伝子内抑制クロマチンと病害応答のつながりの理解を目指す。ゲノミクスと遺伝学的なアプローチをとる。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Gene-body chromatin modification dynamics mediate epigenome differentiation in Arabidopsis.2017

    • 著者名/発表者名
      Inagaki S., Takahashi M., Hosaka A., Ito T., Toyoda A., Fujiyama A., Tarutani Y., and Kakutani T.
    • 雑誌名

      EMBO J

      巻: 36 ページ: 970-980

    • DOI

      10.15252/embj.201694983

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Rapid evolution of sequence-specific anti-silencing systems in Arabidopsis.2016

    • 著者名/発表者名
      T Kakitani
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Meeting “Transposable Elements”
    • 発表場所
      Cold Spring Harbor, NY, USA
    • 年月日
      2016-11-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] DNAメチル化消失の世代をこえた継承とその回復2016

    • 著者名/発表者名
      藤泰子、樽谷芳明、加藤夏絵、稲垣宗一、伊藤佑、高橋まゆみ、豊田敦、藤山秋佐夫、Vincent Colot、角谷徹仁
    • 学会等名
      日本遺伝学会第88回大会
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部(静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-09-07
  • [学会発表] 遺伝子内部のヒストン修飾動態がシロイヌナズナの遺伝子サイレンシングに関わる2016

    • 著者名/発表者名
      稲垣宗一、高橋まゆみ、角谷徹仁
    • 学会等名
      日本遺伝学会第88回大会
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部(静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-09-07
  • [学会発表] シロイヌナズナの配列特異的抗抑制系とその速い進化2016

    • 著者名/発表者名
      保坂碧、斎藤絡、高島和哉、佐々木卓、河辺昭、伊藤佑、豊田敦、藤山秋佐夫、樽谷芳明、角谷徹仁
    • 学会等名
      日本遺伝学会第88回大会
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部(静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-09-07
  • [学会発表] VANDAL属トランスポゾンがコードする抗抑制因子の特異性と多様性2016

    • 著者名/発表者名
      斎藤絡、高島和哉、樽谷芳明、角谷徹仁
    • 学会等名
      日本遺伝学会第88回大会
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部(静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-09-07
  • [学会発表] シロイヌナズナの転移因子VANDAL21の不活性化機構2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木卓、樽谷芳明、角谷徹仁
    • 学会等名
      日本遺伝学会第88回大会
    • 発表場所
      日本大学国際関係学部(静岡県三島市)
    • 年月日
      2016-09-07

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公開日: 2018-01-16  

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