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本研究は、遺伝子転写領域上のDNAメチル化の機能を解明し、DNAメチル化の生物学的本質および進化的意義を知ることを目的とした。
始めに、遺伝子転写領域のDNAメチル化が大きく消失するシロイヌナズナmet1遺伝子変異体を用いたゲノムワイドな発現解析および公開データを利用した情報学的解析を行った。その結果、遺伝子転写領域におけるDNAメチル化が、単に転写量や転写恒常性を制御するのでなく、転写と関連する何か別の制御を担うこと、また転写領域が長く、恒常的に発現する遺伝子、分裂細胞で発現する遺伝子、およびDNA複製時に発現する遺伝子の転写領域に多く認められることが示された。これらの結果は、DNAメチル化がDNA複製と関与する可能性を示唆する新たな視点を提供する。
また、発現解析により、met1変異体においてDNA傷害応答遺伝子や細胞周期チェックポイントのマーカー遺伝子が高発現していたことから、met1変異体においてDNA傷害が多発し細胞周期の遅延が生じていることが示唆された。また、DNA複製時のねじれのストレスを解消する因子トポイソメラーゼIの阻害剤に対して、met1変異体が非常に強い感受性を示した。一方、これらmet1変異体でみられた表現型および発現異常は、トランスポゾン特異的にDNAメチル化を消失するddm1変異体では見られなかった。以上の結果は、活性化状態にある遺伝子転写領域のDNAメチル化が、分裂細胞におけるDNA傷害を抑制する可能性を強く示唆する。
さらに、遺伝子転写領域のDNAメチル化制御機構に関与する新規因子を同定するため、遺伝子転写領域のDNAメチル化が減少する変異体の探索も行い、いくつかの候補変異体の単離に成功した。その候補変異体の表現型はmet1変異体やddm1変異体とは異なり、遺伝子転写領域のメチル化の特異的減少が植物の発生異常を引き起こすことを示唆する。
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