階層縦断的に機能するエピジェネティックバイオタイマーの仕組みの理解

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02465
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 山口 暢俊 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (90767899)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: エピジェネティクス

研究実績の概要

４つの花器官は全て花幹細胞から作られる。花幹細胞は細胞分裂により細胞を一定数供給すると、その増殖を停止して分化を開始する。シロイヌナズナでは、AGAMOUS (AG)タンパク質がKNUCKLES (KNU)を転写して、花幹細胞の増殖を停止する。AGは発現するとH3K27me3を導入・維持するポリコーム複合体を排除し、即座にKNU遺伝子座に結合する。細胞周期の進行を経ることでH3K27me3の量が減少し、時間差を持ってKNUが発現する。先行研究でのレポーター解析より、H3K27me3が導入される遺伝子領域を増やすと、KNUの発現は遅延し、その量も減ることが示唆されていた。しかし、1)その効果は定量されていなかった。またその発現変化が、2) H3K27me3の働きに依存するのかも不明だった。本年度は、これら2つの課題に取り組んだ。
1) pKNU::KNU-GUSと比べて、H3K27me3が導入されるdel領域を6つ(pKNU::KNU-GUS +6del)増やすと、GUSの発現が下がっていた。RT-PCRとMUG Assayより、pKNU::KNU-GUS +6del ではGUSの発現の有意な減少が確認できた。
2) pKNU::KNU-GUS +6del における遺伝子発現量の減少がH3K27me3に依存するのかを調べるため、ChIPアッセイを行った。pKNU::KNU-GUS +6delではpKNU::KNU-GUSと比較してH3K27me3の蓄積量が増加していた。そのため、pKNU::KNU-GUS +6del における遺伝子発現の減少はH3K27me3の増加が原因であることがわかった。

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

予備データの再現性まで確認し、研究の基本となる重要なデータを得た。

今後の研究の推進方策

先行研究でのレポーター解析より、H3K27me3が導入される遺伝子領域を増やすと、KNUの発現は遅延し、その量も減ることが示唆されていた。しかし、1) ポリコーム複合体・2) 細胞周期の働きに依存するのかは不明のままである。今後はこの２課題に取り組む

研究成果

• [雑誌論文] Abscisic acid-dependent histone demethylation during post-germination growth arrest in Arabidopsis (2019)
  • 著者名/発表者名: Wu Jinfeng、Ichihashi Yasunori、Suzuki Takamasa、Shibata Arisa、Shirasu Ken、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Plant, Cell & Environment 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1111/pce.13547
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromatin-mediated feed-forward auxin biosynthesis in floral meristem determinacy (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Nobutoshi、Huang Jiangbo、Tatsumi Yoshitaka、Abe Masato、Sugano Shigeo S.、Kojima Mikiko、Takebayashi Yumiko、Kiba Takatoshi、Yokoyama Ryusuke、Nishitani Kazuhiko、Sakakibara Hitoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 ページ: 5290
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07763-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SUPERMAN regulates floral whorl boundaries through control of auxin biosynthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Xu Yifeng、Prunet Nathanal、Gan Eng‐Seng、Wang Yanbin、Stewart Darragh、Wellmer Frank、Huang Jiangbo、Yamaguchi Nobutoshi、Tatsumi Yoshitaka、Kojima Mikiko、Kiba Takatoshi、Sakakibara Hitoshi、Jack Thomas P、Meyerowitz Elliot M、Ito Toshiro
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 37 ページ: e97499～e97499
  • DOI: 10.15252/embj.201797499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Using CRISPR/Cas9 System to Introduce Targeted Mutation in Arabidopsis (2018)
  • 著者名/発表者名: Lee Ze Hong、Yamaguchi Nobutoshi、Ito Toshiro
  • 雑誌名: Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 巻: 2 ページ: 93～108
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene Expression and Transcription Factor Binding Tests Using Mutated-Promoter Reporter Lines (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa-Yokoi Ayako、Yamaguchi Nobutoshi
  • 雑誌名: Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 巻: 2 ページ: 291～305
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-8657-6_17
  • 査読あり