ヒストン脱メチル化酵素JUMONJIによる高温を記憶する分子基盤の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物の成長可塑性を支える環境認識と記憶の自律分散型統御システム
• 研究課題/領域番号: 18H04782
• 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 – 2020-03-31
• キーワード: エピジェネティクス

研究実績の概要

1）JMJの下流の遺伝子発現が高温順化のために必要である。中程度高温によって順化をさせて、一定時間経過したのちに高温を与えた場合、野生型は高温順化して、耐性を保持した。しかし、jmj変異体では、高温順化する能力が低く、耐性を維持しにくくなることがわかった。
2）JMJはヒストン修飾を介してHSPの発現を制御する。RNA-seqとChIP-seqにより、JMJによって遺伝子発現とヒストン修飾が制御される遺伝子をゲノムワイドに同定した。HSPからH3K27me3の修飾が取り除かれること、H3K4me3の修飾が残ることにより記憶が作られることがわかった。
3）高温順化前にJMJを誘導すると、jmj変異体を相補できる。jmj変異体背景でJMJを誘導可能な系を作製した。高温順化前にJMJを誘導すると、遺伝子発現とヒストン修飾が回復することで表現型が一部相補されることがわかった。

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

実験室の温度条件を複雑に変化させても、jmj変異体では顕著な表現型が見られる。JMJが外界の温度に応答して、植物の生存を制御する可能性がある。

今後の研究の推進方策

今後は研究成果をまとめるとともに、より複雑な条件でも高温順化が起こるかを確かめる。

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
• [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