耐塩性に関わるヒストンコードの同定 -植物固有のエピジェネティック制御機構の解明に期待-

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2026-07-16 理化学研究所,ミュンスター大学

理化学研究所(理研)などの国際共同研究グループは、植物が塩害に強くなる仕組みに関わる新たなヒストンコードを発見した。シロイヌナズナを用いた研究で、ヒストン脱アセチル化酵素「HDA19」の働きを失わせると、ヒストンH3.3の27番目と36番目のリシン(H3.3K27・K36)がアセチル化され、この修飾によって植物の耐塩性が高まることを明らかにした。さらに、このアセチル化状態を人工的に再現した植物でも耐塩性が向上し、LEA遺伝子群など塩ストレスから細胞を守る遺伝子の働きが活発になることを確認した。これは、特定のヒストン修飾の組み合わせが植物の耐塩性を制御する「ヒストンコード」として機能することを示す成果である。今後は、この仕組みを利用した耐塩性作物の品種改良や、化合物によって植物のストレス応答を制御する技術の開発が期待され、気候変動による塩害への対策や農業生産の安定化への貢献が期待される。

耐塩性に関わるヒストンコードの同定 -植物固有のエピジェネティック制御機構の解明に期待-
HDA19が調節するアセチル化サイトとhda19変異体が耐塩性になるための必須遺伝子を同定

<関連情報>

HDA19によるヒストンH3.3のリジン27および36の脱アセチル化は、植物の塩ストレス感受性を調節する HDA19-mediated deacetylation of histone H3.3 at lysines 27 and 36 regulates plant sensitivity to salt stress

Florian Kotnik, Minoru Ueda, Akihiro Ito, +10 , and Iris Finkemeier
Proceedings of the National Academy of Sciences  Published:July 13, 2026
DOI:https://doi.org/10.1073/pnas.2534315123

Abstract

Plants survive extreme environments through rapid chromatin reprogramming, yet the epigenetic marks that confer stress resilience remain poorly understood. Histone deacetylase HDA19 is a key epigenetic regulator in Arabidopsis, and hda19-deficient mutants display tolerance to multiple abiotic stresses, including drought, heat, and salinity. Using lysine acetylome profiling, we identified a noncanonical K27/K36 diacetylation mark on histone H3.3, among nine H3 variants, as a specific substrate of HDA19. Under salinity stress, this mark decreased in wild-type plants but increased in hda19 mutants, while other known H3 modifications were similarly affected in both genotypes. Mimicking constitutive diacetylation of H3.3K27/K36 through lysine-to-glutamine substitutions promoted accumulation of stress-responsive late embryogenesis abundant (LEA) proteins and conferred salinity tolerance in seedlings, phenocopying hda19 mutants. Furthermore, generating the lea7-1/lea29-1/rab18-1 triple mutant abolished hda19-dependent salinity tolerance, confirming the LEA proteins’ role downstream of HDA19. Our findings demonstrate that H3.3K27/K36 diacetylation, modulated by HDA19, drives LEA protein accumulation and enables plants to withstand environmental stress, revealing a core mechanism of plant stress resilience.

細胞遺伝子工学
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