植物は高い器官再生能力をもっています。樹木の枝を剪定した後に、新しい芽が出てきて枝が再生します。また、植物の器官の一部を切り取って挿し木・挿し芽をすると、器官が再生して個体数を増やすことができます。このように器官を再生させるには、植物ホルモンや環境刺激により、適切な場所や時間で、器官再生に関わる遺伝子の働きのONとOFFが切り替わる必要があります。しかし、どのように遺伝子のON/OFFが制御されているか、その分子メカニズムは不明なままでした。
東京大学大学院 新領域創成科学研究科の松永 幸大 教授、東京理科大学大学院 理工学研究科の坂本 卓也 講師、理化学研究所 環境資源科学研究センターの関 原明 チームリーダーらの共同研究グループは、植物が器官を再生させるときに、遺伝子の働きを制御するヒストン脱アセチル化酵素（Histone Deacetylase 19：HDA19）の同定に成功しました。
遺伝子の働きは、DNAに結合する塩基性タンパク質・ヒストンの修飾によって制御されています。ヒストンのアミノ酸がアセチル化されると遺伝子はONになり、脱アセチル化されるとOFFになります。研究グループは、20種類以上存在するシロイヌナズナのヒストン脱アセチル化酵素に注目し、一つひとつ機能を失わせながら、器官再生を制御する酵素の特定を行いました。その中の一つの酵素HDA19が、葉や茎を形成させる器官原基で働き、アセチル基を取り除くことで、68個の遺伝子の働きを器官再生の適切な時期にOFFにしていました。
器官が再生するときに、初期に働く遺伝子、その次に働く遺伝子、そしてその次と、段階的に遺伝子発現のON/OFFを切り替えていく必要があります。そのスイッチの切り替えがうまくいかないと、器官再生が起こらない、もしくは異常な形の器官が再生されます。今回、このスイッチのOFF側を制御する酵素が発見されたことで、この酵素活性を制御すれば、適切なタイミングで植物の再生を制御する道が開かれました。HDA19を人為的に制御することで、農業・園芸的に重要な植物の器官再生を制御する技術が将来的に開発されることが期待されます。
詳細は東京大学大学院 新領域創成科学研究科のホームページをご覧ください。
報道担当
理化学研究所 広報室 報道担当
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