メリステム機能のエピジェネティックな統御系

2011 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物メリステムと器官の発生を支える情報統御系
• 研究課題/領域番号: 19060014
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 角谷 徹仁 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 教授 (20332174)
• キーワード: DNAメチル化 / small RNA / ヒストン修飾

研究概要

(1)BONSAI遺伝子のメチル化が上昇する突然変異体を選抜することにより新奇のピストン脱メチル化酵素遺伝子IBM1(increase in BONSAI methylation 1)を同定している(Saze et al 2008;Miura et al 2009,Inagaki et al 2010)。この遺伝子の変異体ではさまざまな発生異常が誘発される。発生異常の機構にアプローチするため、ibm1による発生異常を抑圧する変異体を単離した。このサプレッサー変異でのDNAメチル化をゲノムワイドで解析した結果、グローバルなDNAメチル化にはほとんど影響しないことがわかった。局所的に働くか、あるいは、DNAメチル化の下流の修飾に影響することで表現型をサプレスしている可能性がある。
(2)ddm1突然変異とRDR(RNA dependent RNA polymerase)遺伝子の突然変異体において、強い発生異常が引き起こされることを見いだした(Sasaki et al 2012)。また、ddm1系統由来の染色体をrdr変異背景に導入すると野生型DDM1コピーの存在下でも発生以上を示す個体が分離した。この系を利用して、ddm1のheritableな効果を仲介している遺伝子座が同定することを目指す。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初提案していたように既知因子によるBONSAI遺伝子の制御を検定するとともに、新奇因子IBM1を同定し、その解析を進めることができた。これによって遺伝子のメチル化と発生制御の新たな経路を見いだすことができた。そこからの展開で研究はさらに進むと期待している。

今後の研究の推進方策

(1)ibm1突然変異による発生異常をサプレスする変異の原因遺伝子を同定する。発現解析を行うとともに、複数のエピジェネティックな修飾についてゲノムワイドの解析を進める。これにより、ibm1によるエピジェネティックな発生異常誘発の分子機構にアプローチする。
(2)ddm1突然変異はRDR遺伝子の突然変異やibm1突然変異との組合せで強い発生異常を誘発する。この標的遺伝子を同定し、発生異常誘発の分子機構を遺伝子レベルで調べる。
(3)本課題で得た知見をふまえて、エピジェネティックな状態の決定や発生制御の鍵となる新奇因子の同定に向けた変異体選抜を進める。

研究成果

• [雑誌論文] Centromere-targeted de novo integrations of an LTR retrotransposon of Arabidopsis lyrata (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsukahara S, Kawabe A, Kobayashi A, Ito T, Aizu T, Shin-I T, Toyoda A, Fujiyama A, Tarutani Y, Kakutani T
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 26 ページ: 705-713
  • DOI: 10.1101/gad.183871.111
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNAi-independent de novo DNA methylation in Arabidopsis mutants of a chromatin remodeling gene DDM1 (2012)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T, Kobaysshi A, Saze H, Kakutani T
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: (on line)
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-313X.2012.04911.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] HMG domain containing SSRP1 is required for DNA de methylation 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: 21 ページ: 589-596
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2011.08.013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Arabidopsis HDA6 regulates locus-directed heterochromatin silencing in cooperation with MET1 (2011)
  • 著者名/発表者名: To TK, Kim JM, Matsui A, Kurihara Y, Morosawa T, Ishida J, Tanaka M, Endo T, Kakutani T, Toyoda T, Kimura H, Yokoyama S, Shinozaki K, Seki M
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 7 ページ: e1002055
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1002055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coexistence of trichome variation in a natural plant population : a combined study using ecological and candidate gene approaches (2011)
  • 著者名/発表者名: Kawagoe T, Shimizu KK, Kakutani T, Kudoh H
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6 ページ: e22184
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0022184
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epigenetic variation in the FWA gene within the genus Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto R, Sasaki T, Kudoh H, Taylor JM, Kakutani T, Dennis ES
  • 雑誌名: Plant Journal 巻: 66 ページ: 831-843
  • DOI: 10.1111/j.1365-313X.2011.04549.x
  • 査読あり
• [学会発表] Genetics of DNA methylation in genes and transposons (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Kakutani
  • 学会等名: The 8^<th> Okazaki Biology Conference, Speciation and Adaptation II
  • 発表場所: 岡崎(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-22
• [学会発表] Genetics of DNA methylation in genes and transposons (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Kakutani
  • 学会等名: Keystone Symposium, Nuclear events in plant gene expression and signaling
  • 発表場所: Sagebrush Inn Taos, NM, USA(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] DNA methylation and transposon dynamics in Arabidopsis (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Kakutani
  • 学会等名: 日本分子生物学会年会シンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] A.lyrataにおけるLTRレトロトランスポゾンのセントロメア特異的分布の形成機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 塚原小百合、河辺昭、小林啓恵、伊藤佑、会津智幸、新井理、豊田敦、藤山秋佐夫、角谷徹仁
  • 学会等名: 日本遺伝学会第83回大会ワークショップ
  • 発表場所: 京都大学、京都
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] シロイヌナズナのDNAメチル化制御因子DDM1 (decrease in DNA methylation)とIBM1 (increase in BONSAI methylation)の遺伝的相互作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 保坂碧、小林啓恵、佐瀬英俊、角谷徹仁
  • 学会等名: 日本遺伝学会第83回大会
  • 発表場所: 京都大学、京都
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Terminal Inverted Repeat (TIR)を持たないシロイヌナズナのMutator様因子の転移様式 (2011)
  • 著者名/発表者名: 付ゆう、小林啓恵、角谷徹仁
  • 学会等名: 日本遺伝学会第83回大会
  • 発表場所: 京都大学、京都
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Genetics of DNA methylation in genes and transposons (2011)
  • 著者名/発表者名: Tetsuji Kakutani
  • 学会等名: Gordon Research Conference, Epigenetics
  • 発表場所: Stonehill College Easton, MA, USA(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] シロイヌナズナにおける遺伝子とトランスポゾンのDNAメチル化の遺伝学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 角谷徹仁
  • 学会等名: 日本細胞生物学会年会シンポジウム「細胞、染色体機能を調節するヘテロクロマチンの動的制御」
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 2011-06-27
• [備考]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/AgrGen/home-j.html