植物再生スイッチの制御原理を解明 -WIND1はヒストン脱アセチル化/アセチル化で運命転換を行う-

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2026-03-24 理化学研究所

本研究は、理化学研究所を中心とする共同研究により、植物の再生を制御する転写因子WIND1が、細胞の発生運命を切り替える分子メカニズムを解明した。シロイヌナズナを用いた実験で、WIND1はヒストンのアセチル化と脱アセチル化という相反するエピジェネティック制御を統合的に調節し、既存の茎葉の遺伝子発現を抑制すると同時に、体細胞胚形成に必要な遺伝子群を活性化することを明らかにした。これにより、単一の転写因子が細胞の運命転換を制御する仕組みが初めて示された。今後、植物の再生能力の制御技術や品種改良、バイオ生産の高度化への応用が期待される。

植物再生スイッチの制御原理を解明 -WIND1はヒストン脱アセチル化/アセチル化で運命転換を行う-
WIND1はヒストン修飾複合体を形成し、遺伝子発現のオン/オフを切り替えて発生運命を転換

<関連情報>

WIND1は、体細胞胚発生中にヒストンアセチル化と脱アセチル化を介した転写再プログラミングを協調的に統合することにより、細胞運命転換を制御する WIND1 controls cell fate transition through coordinately integrating histone acetylation and deacetylation-mediated transcriptional reprogramming during somatic embryogenesis

Akira Iwase ∙ Arika Takebayashi ∙ Fu-Yu Hung ∙ … ∙ Takamasa Suzuki ∙ Ken Shirasu, ∙ Keiko Sugimoto
Molecular Plant  Published:March 10, 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.molp.2026.03.005

ABSTRACT

Regeneration involves large-scale transcriptional reprogramming to drive cell identity transitions. These transcriptional changes are tightly coupled with chromatin remodelling but molecular mechanisms that coordinate these changes remain unclear. Here we show that WOUND INDUCED DEDIFFERENTIATION 1 (WIND1) transcription factor promotes somatic embryogenesis by repressing pre-existing cell fate and activating new cell identity programmes. WIND1 interacts with histone deacetylase HISTONE DEACETYLASE 9 (HDA9) and histone acetyltransferase complex component HOMOLOG OF YEAST ADA1 2a (ADA2a) via conserved N-terminal domain. These interactions enable WIND1 to mediate both H3K27 deacetylation and acetylation at distinct target loci, leading to repression of organ-primordium/procambium development genes such as AINTEGUMENTA (ANT) and activation of embryogenesis regulators including LEAFY COTYLEDON 2 (LEC2). Our findings identify WIND1 as a bifunctional chromatin regulator that integrates opposing histone acetylation dynamics to coordinate transcriptional reprogramming. This mechanism provides a molecular framework for how a transcription factor directs complex cell fate transitions during regeneration.

細胞遺伝子工学
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