移動性分子による経世代的エピジェネティック伝達の制御機構の解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21J00139
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• Principal Investigator: 筒井 大貴 沖縄科学技術大学院大学, 植物エピジェネティクスユニット, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2021-04-28 – 2024-03-31
• Keywords: DNAメチル化 / シロイヌナズナ / 環境応答 / エピジェネティクス

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、シロイヌナズナへのストレス処理によって誘導されて世代を越えて伝わるエピジェネティックな修飾の確立過程を時系列で捉えることを目的としている。まず、配偶子（卵細胞・精細胞）や茎頂分裂組織といった生殖系譜の細胞におけるDNAメチル化状態が、ストレス処理に応答してどのように変化するのかに注目して解析を進める。
本年度は、マウスやヒト細胞で用いられている少数細胞からのDNAメチル化解析技術をシロイヌナズナに応用し、適宜改良を加えつつ、ストレスで処理していない植物の標的細胞において、DNAメチル化解析を実施した。その結果、期待していたほどのマップ率や全ゲノムに対するカバー率は得られなかったものの、少数細胞由来のDNAメチル化解析がシロイヌナズナでも可能であることを示すことができた。当該DNAメチル化技術の開発者にコンタクトを取り、前述のマップ率やカバー率を上げるための今後の改善点についてアドバイスを得られており、それらの点を反映させた実験も進行中である。
また、ストレス誘導性エピジェネティック修飾が確立され、世代を越えて維持される機構の分子メカニズムに迫るため、エピジェネティック修飾に関連する遺伝子のノックアウト変異体背景において、配偶子および茎頂分裂組織を蛍光標識した形質転換体も作出した。大部分の変異体において、顕微鏡下での細胞単離に十分な蛍光輝度を持つホモ接合体の系統を得られている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

少数細胞からのDNAメチル化解析について、ストレス処理個体で実施することはできなかったものの、それを実現するための条件検討などについて進展があった。
また、エピジェネティック修飾の世代を越えた維持機構の分子メカニズムに迫るための変異体収集と、それらを背景とした蛍光マーカーラインの準備もほぼ完了させることができた。

Strategy for Future Research Activity

少数細胞からのDNAメチル化解析技術の最適化を完了させ、ストレス未処理および処理群の標的細胞において、サンプリングおよびDNAメチル化解析を行う。
また、エピジェネティック修飾に関与する遺伝子の変異体でも同様の実験を行い、世代を越えたエピジェネティック修飾維持の分子メカニズムに迫る。