植物エピジェネティクス工学研究室
生物は、ゲノム上の膨大な遺伝子情報の中から、状況に応じて必要な遺伝子の情報を読み取り、適切に発現するための、エピジェネティクスと呼ばれる “仕組み” を持っています。このエピジェネティクスには、DNA や DNA とクロマチンを構成するヒストンタンパク質における化学修飾（メチル化など）が大きく作用する事がわかってきました。植物工学においても、組織培養や外来遺伝子の導入にエピジェネティクスが深く関与しています。私たちの研究室では、エピジェネティクス研究が進んでいるシロイヌナズナの突然変異体を研究材料として、組織培養や遺伝子導入におけるエピジェネティクス制御機構を解明し、これらの技術の開発基盤を得る事を目指しています。
スタッフ
准教授 西村 泰介 研究プロジェクト
- 細胞リプログラミングにおける DNA メチル化の役割の解明
- 組織培養は、繁殖の難しい植物や希少植物の増殖に、また植物への遺伝子導入に使用される技術です。組織培養では、一度分化した組織を脱分化させて増殖させ、その後必要に応じて再分化を誘導し、植物体を再生させます。この脱分化から再分化の過程を細胞リプログラミングと呼び、植物では植物ホルモンを与える事で誘導することが可能です。しかしながら、いくつかの植物種・栽培品種では、この過程の効率が悪く、いまだ技術が確立しておりません。一方で DNA メチル化が植物の細胞リプログラミングに関与する事が知られていますが、その詳細は明らかになっておりません。私たちの研究室では DNA メチル化制御に関与する突然変異体や、ゲノム上の DNA メチル化のパターンが変化したエピ変異体を用いて解析する事で、どの遺伝子における DNA メチル化がどのように細胞リプログラミングに作用するかについて、分子レベルで明らかにする事を試みています。
- DNA メチル化による遺伝子サイレンシング機構の解明
- 多くの植物種で遺伝子の導入技術が確立されつつあり、様々な有用形質を持った遺伝子導入植物の作出が試みられています。しかし植物に導入された外来遺伝子では、しばしば発現抑制（遺伝子サイレンシング）が生じ、目的の形質を持った遺伝子導入植物を作出する事ができません。この遺伝子サイレンシングは、導入遺伝子に DNA メチル化が生じて引き起こされる事が知られており、近年その制御機構の解明が進んでいます。私たちの研究室では、導入遺伝子の DNA メチル化による発現制御に関与する新規因子の突然変異体の単離に成功しており、これらの突然変異体の解析から、遺伝子サイレンシングに、どのようなタンパク質が、どのような分子メカニズムで作用しているかを明らかにする事を試みています。
図1：研究に用いるシロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）の花。高さ30cmほどの小さな植物ですが、モデル生物としての役割はとても大きく、この数十年間で様々な新しい発見をもたらし、生物学の発展にとても貢献しています。
図2：DNA メチル化されたレポーター遺伝子が導入されたシロイヌナズナの芽生え。上は明視野像、下はレポーター遺伝子活性（緑）と地上部における色素（葉緑素）の自家蛍光（赤）を示しています。レポーター遺伝子の活性をモニターする事で、DNA
メチル化によって制御される遺伝子発現の状態を容易に知る事が可能になります（発現の強さ；左＞中央＞右）。