データ駆動型アプローチによるエピゲノムを介したイネ胚乳の遺伝子発現制御機構の解明

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本研究はイネ胚乳の複合的な遺伝子発現制御ネットワークを解明するために、遺伝子発現に関与するエピジェネティック制御因子を同定することを目的としている。H3K9me2は遺伝子発現抑制に働くことが示唆されており、胚乳では胚乳特異的発現遺伝子のH3K9me2が除去されると考えられる。これまでに、イネゲノムからシロイヌナズナのヒストンH3K9脱メチル化酵素であるIBM1 のホモログを同定し、ノックアウト体を作出した。ノックアウト体を用いてChIP-seqを行いヒストン修飾のパターンを検出するとともに、RNA-seqを行いトランスクリプトームへの影響を調査した。野生型とノックアウト体におけるヒストン修飾パターンを比較した結果、両者に明確な違いは観察されなかった。DNAメチル化は遺伝子発現制御やトランスポゾンのサイレンシングなどに重要である。シロイヌナズナではDRM2、CMT2および CMT3が非CGメチル化を制御することが知られている。イネのCMTの機能を明らかにするため、OsCMT2およびOsCMT3のノックアウト体を作出して全ゲノムバイサルファイトシーケンスを行いゲノムワイドなDNAメチル化への影響を検証するとともに、既報のosdrm2変異体のメチロームとの比較を行った。その結果、イネのCHGメチル化は主にOsCMT3によって制御されることが示唆された。また、シロイヌナズナでCHGとCHHメチル化に関与すると考えられていたCMT2は、イネではCHGメチル化にほとんど関与せず、CHGメチル化のみに関与すると考えられてきたCMT3が、イネでは長いトランスポゾンのCHHメチル化にも関与していることが明らかになった。以上の結果から、CMTは双子葉類と単子葉類の間で保存された機能を持つともに、イネに特有の役割を有している可能性が示唆された。