細胞内抗体プローブを用いて遺伝子の転写が活性化している細胞を生体内で特定することに成功

2021-05-18

2021-05-18 東京大学,山形大学,東京理科大学,東京工業大学,科学技術振興機構

ポイント

植物体内で抗体の一部（細胞内抗体プローブ）を発現させることで、遺伝子の転写が活性化している細胞を特定できるようになった。
遺伝子を転写活性化させるメカニズムは動物と植物で共通性があることが分かった。
生体内の器官や組織の中で活性化している特定の細胞を操作・制御する技術開発に貢献することが期待される。

真核生物のたんぱく質をコードする遺伝子はＲＮＡポリメラーゼＩＩ（ＲＮＡＰＩＩ）によって転写されてＲＮＡを作り出します。ＲＮＡＰＩＩはリン酸化されることで活性化しますが、その活性化の研究は、器官・組織・細胞を固定して解析する生化学的手法が主流でした。そのため、ＲＮＡＰＩＩが活性化している細胞の生体内での空間的位置や転写の開始や停止のタイミングなどの情報は不明なままでした。

山形大学学術研究院の澁田未央　助教、東京理科大学理工学部応用生物科学科の坂本卓也　講師、東京工業大学科学技術創成研究院の木村宏　教授、東京大学大学院新領域創成科学研究科の松永幸大　教授らは、ＲＮＡＰＩＩの活性化状態を生きた植物で解析する手法を開発しました。この解析手法の開発により、生体内で遺伝子発現が活性化している細胞を特定できるようになりました。また、ＲＮＡＰＩＩの活性化メカニズムは動植物で共通していることを示しました。この研究成果は、器官や組織を傷つけずに活性化細胞を操作・制御する手法の開発に道を開くとともに、有用な植物由来物質を動物細胞内で生産させるために、植物ゲノムを動物細胞に移植した際に転写を活性化させる技術開発に貢献することが期待されます。

本研究成果は、２０２１年５月１４日付けで国際科学雑誌「ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＢｉｏｌｏｇｙ」のオンライン版に掲載されました。

本研究は、科学技術振興機構（ＪＳＴ）ＣＲＥＳＴ「異種ゲノム制御による光合成作動細胞の創製」（ＪＰＭＪＣＲ２０Ｓ６）、文部科学省科学研究費・新学術領域「不均一環境変動に対する植物のレジリエンスを支える多層的情報統御の分子機構」（２０Ｈ０５９１１）、「細胞システムの自律周期とその変調が駆動する植物の発生」（２０Ｈ０５４２５）、基盤研究Ｂ（１９Ｈ０３２５９）、基盤研究Ｃ（１９Ｋ０６７４８）、若手研究（２０Ｋ１５８３６）、三菱財団自然研究科学研究助成、ノバルティス科学振興財団研究奨励金などのもとで実施されました。

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＜論文タイトル＞

“A live imaging system to analyze spatiotemporal dynamics of RNA polymerase II modification in Arabidopsis thaliana”: ＤＯＩ：10.1038/s42003-021-02106-0