実験圃場・野々村研究室

減数分裂は、複製を介さない２回の連続した分裂により、染色体数を半減させる特殊な分裂であり、遺伝情報の次世代への「安定的伝達」に加え、両親から受け継いだ１対の相同染色体の対合・組み換えを通じた「遺伝的多様性の創出」に不可欠の仕組みです。

今回は、染色体の構造や遺伝子発現の制御に重要なヒストン修飾（用語解説）と減数分裂の関係に着目しました。ヒストンH3の9番目のリジン残基のジメチル化（H3K9me2）は植物では一般的に遺伝子発現を抑制し、クロマチン構造を密にするよう働くと考えられています。同じ位置のアセチル化（H3K9ac）は逆に遺伝子発現を活性化します。そこでH3K9me2およびH3K9acに対する抗体を用いて、H3修飾を減数分裂の異なる時期で比較しました。すると減数分裂移行期の前後で、H3K9me2は広範囲で増加し、H3K9acは逆に激減していました。この現象は、減数分裂を支える仕組みの一つと考えられます。

減数分裂におけるヒストンH3修飾のリプログラミング（LMR）は、以前に私たちが同定した生殖細胞特異的Argonaute蛋白質（用語解説）MEL1の突然変異体で欠損していました（図1B）。今回の結果はイネMEL1が、LMRの制御を介して減数分裂の進行を促進している可能性、そして植物の減数分裂におけるRNAサイレンシング機構の重要性を示すものです。

本成果は、学術振興会科学研究費基盤研究 (A) (25252004) および遺伝研博士研究員制度の支援を受けて実施しました。

減数分裂におけるヒストンH3K9me2は MEL1依存的にリプログラムされる
(A) 正常なイネの花粉母細胞（減数分裂細胞）では、減数第一分裂に移行する過程で、H3K9me2を示すシグナル（赤）が染色体全域で顕著に増加する。染色体DNAはDAPI（青）で染色。PAIR2（緑）は減数分裂の相同染色体対合に必須のタンパク質であり、この細胞が確かに減数分裂期にあることを示している。スケールバーは5 µm。
(B) mel1突然変異体の花粉母細胞。PAIR2シグナル（緑）から細胞が減数分裂に入っていることがわかるが、H3K9me2の蓄積がほとんど起こっていない。