Plant regeneration by epigenetic priming

Abstract

53 はじめに エピジェネティクスは DNA塩基配列自体の変化を伴 わず,細胞分裂後も継承される核内変化 と捉えることが できる.この約30年のDNA修飾・ヒストン修飾・クロマ チン構造変化・核内三次元構造などのエピジェネティクス 研究により,DNAからタンパク質への 一方通行の流れ を表したセントラルドクマは,多様で柔軟性のある 遺伝 情報と表現型の双方向性 を表す分子システムへと変貌を 遂げた. エピジェネティクスにより,獲得形質の世代を超えた継 承例が見つかるとともに,ゲノム的には全く同一な一卵性 双生児の性格や健康状態の違いなど,従来の遺伝学では説 明できない現象が説明できるようになりつつある.中でも 遺伝子発現の分子メカニズム解明に,エピジェネティクス の概念が導入されることで,研究手法そのものが大きく変 わってきた. 従来研究では,環境刺激や分化誘導により,表現型に 大きく変化が起こった時に,その前後で遺伝子発現を比 較してきた.例えば,変化前と変化後の細胞・組織・器 官を集めてきてmRNAを抽出しライブラリーを構築し て,RNA-seqにかけてupregulation(発現が上昇した)や downregulation(発現が減少した)遺伝子群を比較解析する 手法である.しかし,生命現象の解明には時間軸を考慮す ることが重要である.例えば,変化後の状態と比較する 変 化前 という状態は,1分前・1時間前・1日前・1週間前で も異なる.また,生物は将来を予測して,プログラミング された遺伝子発現に従って,成長・分化していく場合もあ る.生物は周囲の環境から,絶えず刺激と影響を受け続け ており,その反応は表現型として現れずとも,潜在的に生 体内で蓄積されている可能性が高い. この表現型が現れない,つまり遺伝子発現を伴なわない, 細胞核内で起こる潜在的分子メカニズムが エピジェネテ ィック・プライミング である. 最初の報告は,様々な血球系細胞に分化する造血幹細 胞(hematopoietic stem cell)の研究によってもたらされた. 造血幹細胞から赤血球系造血細胞(erythroid cell)に分化す るときに,グロブリン遺伝子の急激な発現上昇がみられる. ところが,その分化前(遺伝子発現上昇前)の造血幹細胞 PLANT MORPHOLOGY vol. 32 pp. 53-57 INVITED REVIEW