種別 ワークショップ 提案者 佐々木裕之（国立遺伝研）、佐野 浩（奈良先端大） 趣旨 エピジェネティクスは，動植物の発生過程においてゲノム配列の変化を伴わずに遺伝子活性を調節する機構をいい，その実体はＤＮＡやクロマチンの修飾と構造変換である。ＤＮＡ中のシトシンのメチル化は起源の古いエピジェネティックな機構だが，進化の上では便利屋的に使われ，その重要性も機能も生物種によって様々である。一方，エピジェネティクスは発生関連遺伝子の調節だけでなく，外来遺伝子の抑制，染色体の安定化にも利用されてきたので，その変化や破綻はゲノムのダイナミックな進化に寄与する。また，一旦変化したエピジェネティックな状態がそのまま次世代へ伝達される例が知られており，配列変化を伴わない進化・多様性の生成機構として注目されている。このワークショップでは，エピジェネティクスと進化の問題を様々な角度から眺めてみたい。 予定講演者の氏名、所属、タイトル
- 「ウニ初期胚発生過程におけるDNAメチルトランスフェラーゼの機能」
Function of DNA methyltransferase in sea urchin development
坂本尚昭, 本田直大, 流水千紗, 霜鳥太信, 光永-中坪敬子, 山本卓, 赤坂甲治 （広島大・院理・数理分子）
Naoaki Sakamoto, Naohiro Honda, Chisa Ryusui, Taishin Shimotori, Keiko Nakatsubo, Takashi Yamamoto, Koji Akasaka (Department of Mathematical and Life Sciences, Graduate school of Science, Hiroshima University)DNAのメチル化はゲノムDNAにおける唯一の塩基修飾であり、遺伝子転写調節やゲノムインプリンティングなどのゲノム機能に重要な役割を担っている。 そこで我々は、バフンウニ（Hemicentrotus pulcherrimus）のDNAメチルトランスフェラーゼ（HpDnmt1）cDNAを単離し、その機能解析を行った。 HpDnmt1 cDNAの塩基配列はマウスDnmt1と高い相同性を示し、とくに重要なドメインはよく保存されていた。 そのmRNA量は未受精卵から桑実胚期まで高く、胞胚期に減少した後、原腸胚期から再び上昇した。 HpDnmt1のアンチセンスモルフォリノをウニ胚に注射したところ、ゲノムDNAの低メチル化状態を引き起こし、その発生は原腸胚期以降形態異常を示した。 これらの結果は、ゲノムDNAのメチル化がウニ初期発生過程において重要な役割を担っていることを示唆している。- 「脊椎動物におけるＤＮＡメチル化システムの進化」
Evolution of the DNA methylation system in vertebrates
佐々木裕之（国立遺伝研） Hiroyuki Sasaki, Takaaki Yokomine (National Institute of Genetics)
DNA中のシトシンのメチル化は起源の古いエピジェネティックなゲノム修飾機構だが，その重要性も機能も生物種によって様々である。我々は哺乳類のゲノムインプリンティング現象の機構を明らかにするためDNAメチルトランスフェラーゼの単離と機能解析を進めてきたが，最近さらに，ゲノムインプリンティングのない脊椎動物のメチル化システムとの違いを調べるため，ニワトリのDNAメチルトランスフェラーゼ群の単離と解析を行っている。その結果，哺乳類でインプリンティングに関わっているDNAメチルトランスフェラーゼはニワトリにも存在し，発現あるいは機能の微妙な変化により新たな機能を獲得したと考えられた。脊椎動物におけるDNAメチル化システムの進化とDNAメチル化の役割について議論する。- 「ヒストンコード：DNAにコードされていない情報」
Histone code:information not encoded in DNA
福井希一（大阪大学）
Kiichi Fukui (Dept. Biotech., Grad. Sch. Eng., Osaka Unvi.)ヌクレオソームを構成するコアヒストン分子のＮ末端テールは様々な翻訳後修飾を受ける．それらの修飾は，最近，幾つかが組みになって遺伝子の発現調節等種々の生体機能と密接に関係している事が明らかになって来た．例えばヒストンＨ４のアセチル化はＮ末端の４つのリジン残基で生じており，主として遺伝子発現調節との関連が知られている。 ここではこうしたヒストンコードとも呼ばれるヒストンの翻訳後修飾について最近の研究例とともに，細胞周期に応じたクロマチン構造とヒストンＨ４のアセチル化の共動態をオオムギ核を用いて３次元的に解析した結果を報告する．ヒストンＨ４のＮ末端テールではＫ５およびＫ１２について細胞周期を通じたクロマチン高アセチル化領域の動的変化が見られ，Ｋ８および１６はそれとは異なったアセチル化レベルの変動パターンを示した．これらが核内のゲノム構造，遺伝子配置さらには進化とどう関係するか論じる．- 「植物におけるエピジェネティックな遺伝」
角谷徹仁（国立遺伝研）エピジェネティックな遺伝子発現情報が数世代にわたって安定に継承される現象がし ばしば植物で観察される。シロイヌナズナの突然変異体を用いた私達のアプローチを 含め、このような「epi-allele」の幾つかの例について紹介するとともに、進化やト ランスポゾン制御との関係について考察する。- 「DNAメチル化とラマルク遺伝」
Methylation of DNA and Lamarckian inheritance
佐野 浩（奈良先端大）DNAメチル化がエピジェネティック遺伝の分子機構のひとつであることはほぼ確立されている。ただし、それは個体内での遺伝であり、子孫へ遺伝するかどうかについては明らかではない。私たちはイネやトウモロコシを用いて、環境ストレスによってメチル化レベルが変動すること、人工的な低メチル化は矮性形質を誘導し、両者は遺伝することを示した。「獲得形質は遺伝する」というラマルクの法則は、１９３０年代までに完全に否定された。しかし、本研究によって、それは部分的には正しいかもしれないことが示唆された。