2014 Fiscal Year Annual Research Report
ジェネティックな変異とエピジェネティックな変異の解析による新規酵母耐熱化法の構築
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14J01413
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
里村 淳 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 酵母 / 熱耐性 / ゲノム解析 / エピジェネティクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は段階的に育種した耐熱性酵母（Saccharomyces cerevisiae）、及び育種途中株の変異を比較解析することにより、耐熱性に関わる遺伝子変異とタンパク質を特定すること、及びこれをもとに任意の酵母を短期間で耐熱化できる手法を確立することである。本年度は特に遺伝子変異の同定が順調に進んでおり、こちらに注力して研究を進めてきた。
1. 酵母を耐熱化する遺伝子変異の同定 これまでに酵母S. cerevisiaeを通常よりも高い温度で段階的に育種することで、耐熱性酵母、及びその育種途中株を得ていた。育種途中株のゲノム解析を行う上で、CDC25遺伝子上の変異に着目した。様々な育種途中株のゲノムを解析したところ、熱耐性を有する株の多くがCDC25遺伝子上の異なる領域に変異を有していたからである。異なる株が偶然同じ遺伝子上に変異を取り込む確立は極めて低く、CDC25遺伝子上の変異は熱耐性に寄与しているため、様々な株が本遺伝子上に変異を有していたと考えられた。実際に見つかったCDC25遺伝子上の4つの変異をそれぞれ育種親株に導入したところ、4つの変異株は全て耐熱性を示した。さらに、これらCDC25遺伝子上の変異はアデニル酸シクラーゼの働きを低下させることで、cAMPの濃度を低下させて、熱耐性に寄与していた。
2. エピジェネティックな変異の同定 育種親株と育種した熱耐性株でヒストン（H3）のジメチル化量が変化していることがわかった。熱耐性株はヒストンの修飾量を変化させることで、遺伝子発現プロファイルを変化せて高温に適応していると示唆された。どの遺伝子領域と相互作用するヒストンのジメチル化量が変化しているかは現在解析中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
「1. 酵母を耐熱化する遺伝子変異の同定」については順調に進展している。今年度の目標は酵母に熱耐性を与える変異の同定であったが、これはすでに終えており次年度の目標である変異が与えるメカニズムの解析にもすでに着手している。
「2. エピジェネティックな変異の同定」に関しては、熱耐性に関与していると考えられるヒストン修飾（ヒストンH3のジメチル化）を観察することができた。こちらの研究も今年度の目標を達成しているので、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
「1. 酵母を耐熱化する遺伝子変異の同定」では、CDC25遺伝子上の変異が熱耐性に寄与するメカニズムを解析する。すでに、アデニル酸シクラーゼの活性低下を導いていることが示せている。現在、なぜCDC25上の変異がアデニル酸シクラーゼの活性低下を引き起こしているか、CDC25変異体がどのような物作りに有効な株であるかを解析する予定である。
「2. エピジェネティックな変異の同定」では、ヒストンH3のジメチル化を人工的に誘導した際に熱耐性に与える影響を調べる。さらに、ジメチル化を誘導する酵素をタンパク質トランスフェクションで導入する準備段階として、GFPを酵母内に導入することができる条件を検討する。最終的にはジメチル化酵素をタンパク質トランスフェクションにより導入することで、遺伝子組換えに依らない酵母耐熱化法を確立することを目指す。
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Research Products
(6 results)
