高等植物のDNAメチル化による遺伝子発現の制御機構

本研究の目的は、高等植物におけるDNAメチル化の動態と遺伝子発現の制御機構を解明するために、DNAメチル化が花色遺伝子の制御に関与すると思われるアサガオの「刷毛目絞」模様形成の分子機構を明らかにすることである。ソライロアサガオ(Ipomoea tricolor)の「刷毛目絞(pearly-v)」遺伝子座は、色素生合成系のDFR-B遺伝子のプロモーター領域に、遺伝子の発現抑制と相関してDNAメチル化が高頻度かつランダムに変化する配列が存在する。まず本年度は、この配列とDFR-B以外の色素生合成系遺伝子のプロモーター配列を比較検討することで、保存された6塩基の配列を見出した。この配列は他の植物の色素生合成系遺伝子にも存在することから転写因子の結合部位である可能性が高く、この配列に結合する転写活性化因子はDNAメチル化により結合阻害を受けると同時に、DNAメチル化を阻害することで模様形成に重要な役割を担うと予測される。そこでDFR-B遺伝子を転写活性化する転写因子が実際に相互作用することを試験管内で確認することを試みたが、技術的な困難により確認には至らなかった。一方、生体内での相互作用を確認するために、形質転換によって転写因子の欠損変異株が存在するアサガオ(I.nil)への刷毛目絞遺伝子座の導入を試みた。これまでに独立な複数の形質転換体を得ており、茎の着色形質から刷毛目絞遺伝子座の導入に成功したと思われる。これらの形質転換体を解析することで、転写因子と模様との関連を解明できるであろう。また、アサガオの「刷毛目絞(duskish)」遺伝子座におけるDNAメチル化の解析からは、ソライロアサガオの刷毛目絞とは異なる遺伝子発現制御の関与が示唆され、一見すると同じ花の模様が異なるメカニズムにより形成されることが明らかになりつつある。

本研究の目的は、高等植物におけるDNAメチル化の動態と遺伝子発現の制御機構を解明するために、DNAメチル化が花色遺伝子の制御に関与すると思われるアサガオの「刷毛目絞」模様形成の分子機構を明らかにすることである。ソライロアサガオ(Ipomoea tricolor)の「刷毛目絞(pearly-v)」遺伝子座は、色素生合成系のDFR-B遺伝子のプロモーター領域に、遺伝子の発現抑制と相関してDNAメチル化が高頻度かつランダムに変化する配列が存在する。まず本年度は、この配列とDFR-B以外の色素生合成系遺伝子のプロモーター配列を比較検討することで、保存された6塩基の配列を見出した。この配列は他の植物の色素生合成系遺伝子にも存在することから転写因子の結合部位である可能性が高く、この配列に結合する転写活性化因子はDNAメチル化により結合阻害を受けると同時に、DNAメチル化を阻害することで模様形成に重要な役割を担うと予測される。そこでDFR-B遺伝子を転写活性化する転写因子が実際に相互作用することを試験管内で確認することを試みたが、技術的な困難により確認には至らなかった。一方、生体内での相互作用を確認するために、形質転換によって転写因子の欠損変異株が存在するアサガオ(I.nil)への刷毛目絞遺伝子座の導入を試みた。これまでに独立な複数の形質転換体を得ており、茎の着色形質から刷毛目絞遺伝子座の導入に成功したと思われる。これらの形質転換体を解析することで、転写因子と模様との関連を解明できるであろう。また、アサガオの「刷毛目絞(duskish)」遺伝子座におけるDNAメチル化の解析からは、ソライロアサガオの刷毛目絞とは異なる遺伝子発現制御の関与が示唆され、一見すると同じ花の模様が異なるメカニズムにより形成されることが明らかになりつつある。