胚乳発生過程におけるゲノム障壁の解析

2010 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物の生殖におけるゲノム障壁成果分析
• 研究課題/領域番号: 18075010
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 木下 哲 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 特任准教授 (60342630)
• キーワード: インプリンティング / シロイヌナズナ / エピジェネティクス / 胚乳 / DNA脱メチル化

研究概要

植物の胚乳では、母親と父親のどちらから遺伝したかに依存して片親性の発現パターンが決定されるインプリント遺伝子が存在する。本研究では、こうしたインプリンティングの決定過程における遺伝情報のエピジェネティックなリプログラミングを明らかにすることにより、胚乳発生におけるゲノム障壁、特にエピジェネティックなゲノム障壁の実体を明らかにすることを目的とした。本年度までに、インプリント遺伝子の活性化、DNA脱メチル化に関与するalac1変異体の解析を進めてきた。原因遺伝子はヒトから酵母まで広く保存されたFACTヒストンシャペロンの構成因子SSRPIをコードすることが明らかになっている。ANAメチル化酵素の変異体(met1)とalac1の2重変異体の表現型、met1とDNA脱メチル化酵素の変異体demeter(dme)の両者の表現型が一致しないこと等から、一つのモデルとしてDNA脱メチル化が起こる前にALAC1によりクロマチンの機能変換がおこっていることが考えられる。遺伝学的な手法で得られた新規モデルを検証するために、胚珠を酵素処理し、中央細胞を顕微鏡下で単離することを試みた。単離中央細胞より抽出したRNAをリニア増幅系で増やし、定量的PCRによりDNA脱メチル化酵素遺伝子DMEとALAC1遺伝子の発現を調べた。結論として、DMEの発現が起こっていても、ALAC1が機能しないと(おそらくはクロマチンの機能変換)DNAの脱メチル化が起こらないことが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] HMG domain containing SSRP1 is required for DNA demethylation and genomic imprinting in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, Y., Kinoshita, Y., Susaki, D., Ikeda, Y., Iwano, M., Takayama, S., Higashiyama, T., Kakutani, T., Kinoshita, T.
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 13 ページ: 589-596
  • 査読あり
• [学会発表] 細胞質性鉄硫黄クラスタアセンブリ経路の因子は正常な種子形成に必須である (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村みゆき、木下由紀、木下哲
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] The control of DNA demethylation and genomic imprinting by SSRP1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, Y., Kinoshita, T.
  • 学会等名: 第53回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] Initial Characterization of Alarm Clock for FWA imprinting 4 (2011)
  • 著者名/発表者名: Buzas, D., Kinoshita, Y., Sugimoto, Y., Kinoshita, T.
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Epigenetics
  • 発表場所: Boston, USA(複数日ポスター発表)
  • 年月日: 20110808-20110812
• [学会発表] Cytosolic electron transfer component-like protein deficiency impaired expression of imprinted gene FWA in the endosperm (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, M., Kinoshita, Y., Kinoshita, T.
  • 学会等名: 22th International Conference on Arabidopsis research
  • 発表場所: Wisconsin, USA
  • 年月日: 2011-06-23
• [学会発表] Critical role of ALAC1 chromatin related gene in establishment of genomic imprinting and DNA demethylation (2011)
  • 著者名/発表者名: Ikeda, Y., Kinoshita, Y., Ikeda, Y., Kakutani, T., Kinoshita, T.
  • 学会等名: 21st International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 2011-06-07
• [図書] エピジェネティクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村みゆき、木下哲
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: 文一出版
• [図書] 植物のゲノムインプリンティングと胚乳発生制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 木下哲
  • 総ページ数: 13
  • 出版者: 国際高等研究所
• [図書] 細胞工学、HMG遺伝子SSRP1はシロイヌナズナにおけるDNA脱メチル化およびゲノムインプリンティングに必要である (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田陽子、木下哲
  • 総ページ数: 3
  • 出版者: 学研メディカル秀順社
• [備考]
  • URL: http://bsw3.naist.jp/achievements/index.php?id=647