多様なエピジェネティック制御を可能にするイネDNA脱メチル化酵素基質選択性の理解

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DNAメチル化やヒストン修飾などに代表されるエピジェネティックなゲノムの制御機構は、生命現象を多面的に支える。穀物の胚乳も、多様なエピジェネティック制御によってその発生や機能が担保される。本研究課題は、『イネに存在する複数のDNA脱メチル化酵素のそれぞれの特性が、イネ胚乳におけるエピジェネティック制御の多様な作用の一端を担う』という仮説のもと、個々のDNA脱メチル化酵素の基質の選択性や分子パーツを比較し掘り下げることで、多様なエピジェネティック制御を可能にする分子機構を理解していくことを目指している。具体的には３つのアプローチを計画し実施している。①DNA脱メチル化酵素の機能の相補性を精査する：DNA脱メチル化酵素それぞれの変異体の固有の表現型・基質選択性を他のDNA脱メチル化酵素がどこまで相補できるのか？②基質選択性の根拠となる分子機構にアプローチする：それぞれのDNA脱メチル化酵素と相互作用する因子は何か？③酵素特異的な選択を受けることが示唆される基質領域について解像度を上げて解析する：高度反復配列に酵素特異的なDNAメチル化を検出できるか？令和４年度は、①について、表現型の顕著なOsROS1aの変異体を背景に、他のDNA脱メチル化酵素での相補を確認するための植物体を、交配により作出した。まず表現型に着目した遺伝学的な解析を行った。②それぞれのDNA脱メチル化酵素にtagを付加した構造の遺伝子を導入したイネを作成し、植物体で目的のタンパクが発現していることを確認した。付加したtagを利用した免疫沈降によりDNA脱メチル化酵素と相互作用する因子を探索するための各種条件検討を、これらの植物体を用いて行った。③基質領域の精査にむけて、DNAメチル化検出の解像度を上げるための試みの１つとして、Enzymatic Methyl-seqを行い、その汎用性と解像度について検討した。