クロマチンリモデリング因子DDM1複合体の同定およびトランスポゾン標的機構の解明

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K20628
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 越阪部 晃永 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (70632107)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2023-03-31
• キーワード: クロマチン / トランスポゾン / クロマチンリモデリング / ヒストンバリアント / エピジェネティクス

研究実績の概要

本研究の目的は、トランスポゾン上の抑制型エピゲノム修飾の維持に重要なクロマチンリモデリング因子DDM1を含む複合体を同定し、生化学・分子遺伝学的解析によってDDM1複合体のトランスポゾン認識機構およびトランスポゾン鎮静化の分子機構を明らかにすることである。まず、リコンビナントDDM1を抗原として作製した抗体を用いて、シロイヌナズナ由来の培養細胞から調製した抽出液と混合してDDM1を含む複合体を単離・精製し、質量分析によってDDM1の相互作用因子の網羅的に探索した。その結果、これまでにDDM1との相互作用が報告されていないクロマチン結合因子や機能未知のタンパク質が得られた。次に、得られたDDM1相互作用候補因子のT-DNA挿入型変異植物を20系統取得し、トランスポゾン上のDNAメチル化に対する影響をゲノムワイドに解析した。その結果、多くの変異植物において、DDM1機能喪失植物体で観察されるような大規模な脱メチル化は観察されなかった。このことから、今回の質量分析で同定された因子とDDM1との相互作用はアーティファクトか、もしくは同定された因子が複合体形成を介して協調してDDM1のトランスポゾン特異的な集積に関わることが考えられる。一方で、今回の質量分析で得られた相互作用因子と類似したドメインを有する遺伝子のT-DNA挿入型変異植物を用いて同様の解析を行った結果、トランスポゾン上のメチル化レベルが野生型植物に比べて下がる結果が得られた。
本研究で得られた成果をもとに引き続き多重変異体を用いた解析や試験管内再構成クロマチンを用いた生化学的解析を行うことで、DDM1相互作用因子を介したDDM1のトランスポゾン標的機構およびトランスポゾン鎮静化機構の詳細を明らかにしたい。

研究成果

• [国際共同研究] グレゴール・メンデル研究所(オーストリア)
  • 国名: オーストリア
  • 外国機関名: グレゴール・メンデル研究所
• [雑誌論文] Histone renegades: Unusual H2A histone variants in plants and animals (2023)
  • 著者名/発表者名: Osakabe Akihisa、Molaro Antoine
  • 雑誌名: Seminars in Cell & Developmental Biology 巻: 135 ページ: 35～42
  • DOI: 10.1016/j.semcdb.2022.05.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Elongation factor 1 is a component of the Arabidopsis RNA polymerase elongation complex and associates with a subset of transcribed genes (2023)
  • 著者名/発表者名: Markusch Hanna、Michl‐Holzinger Philipp、Obermeyer Simon、Thorbecke Claudia、Bruckmann Astrid、Babl Sabrina、Langst Gernot、Osakabe Akihisa、Berger Frederic、Grasser Klaus D.
  • 雑誌名: New Phytologist 巻: 238 ページ: 113～124
  • DOI: 10.1111/nph.18724
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phosphorylation of the FACT histone chaperone subunit SPT16 affects chromatin at RNA polymerase II transcriptional start sites in Arabidopsis (2022)
  • 著者名/発表者名: Michl-Holzinger Philipp、Obermeyer Simon、Markusch Hanna、Pfab Alexander、Ettner Andreas、Bruckmann Astrid、Babl Sabrina、Langst Gernot、Schwartz Uwe、Tvardovskiy Andrey、Jensen Ole N、Osakabe Akihisa、Berger Frederic、Grasser Klaus D
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 50 ページ: 5014～5028
  • DOI: 10.1093/nar/gkac293
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] DDM1 silences transposons by deposition of the histone variant H2A.W (2023)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Osakabe, Bhagyshree Jamge, Elin Axelsson, Sean A Montgomery, Svetlana Akimcheva, Annika Luisa Kuehn, Rahul Pisupati, Zdravko J Lorkovic, Ramesh Yelagandula, Tetsuji Kakutani, and Frederic Berger
  • 学会等名: International symposium on chromatin architecture: structure and function
  • 国際学会
• [学会発表] クロマチンリモデリング因子によるヒストンバリアントダイナミクスを介したトランスポゾン調節機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、山﨑慈恵、Jamge Bhagyshree、田中祐梨子、小川公美、Lorkovic Zdravko、Berger Frederic、角谷徹仁
  • 学会等名: 第15回日本エピジェネティクス研究会年会
• [学会発表] 遺伝子様エピゲノムを獲得したトランスポゾンの発現調節機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、山﨑慈恵、Jamge Bhagyshree、田中祐梨子、小川公美、Lorkovic Zdravko、Berger Frederic、角谷徹仁
  • 学会等名: 第94回日本遺伝学会大会
• [学会発表] ヒストンバリアントのダイナミクスを介したトランスポゾン調節機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、山﨑慈恵、Jamge Bhagyshree、田中祐梨子、小川公美、Lorkovic Zdravko、Berger Frederic、角谷徹仁
  • 学会等名: 第95回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] DDM1によるクロマチンリモデリング活性とそのヒストンバリアント嗜好性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 越阪部晃永、滝沢由政、堀越直樹、Berger Frederic 、胡桃坂仁志、角谷徹仁
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Structural and biochemical analyses for the chromatin remodeling activity of DDM1 (2022)
  • 著者名/発表者名: Akihisa Osakabe, Yoshimasa Takizawa, Naoki Horikoshi, Frederic Berger, Hitoshi Kurumizaka, and Tetsuji Kakutani
  • 学会等名: CHSA meeting on Integrative Epigenetics in Plants
  • 国際学会
• [備考] 研究代表者が所属する研究室のホームページ
  • URL: http://www.bs.s.u-tokyo.ac.jp/~iden/