DNAメチル化模様の形成過程に関する基礎的研究

• Project/Area Number: 16770097
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 末武 勲 大阪大学, 蛋白質研究所, 助教授 (80304054)
• Project Period (FY): 2004 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: DNA methyl transferase / Dnmt3 / nucleosome / DNA methylation / DNA methyltransferase / Dnmt1 / Dnmt3a / Dnmt3b / Dnmt3L

Research Abstract

遺伝子発現制御機構の一つとして、DNAの塩基配列情報に依存しない機構が存在する。その機構が生理的に重要であるということが、近年明らかとなってきている。このエピジェネティックな遺伝子情報の発現制御には、DNAのシトシン塩基のメチル化修飾や、細胞核内でDNAがヒストン蛋白質8量体の周りに巻きついた高次構造(ヌクレオソーム)の構造変化が重要な役割を果たしている。私は、ゲノムDNAにメチル化修飾を導入する機構に関する研究を、生化学的手法を用いて行った。
DNA上に新規にメチル化模様を書き込む酵素として(DNA methyl transferase)Dnmt3aとDnmt3bがある。これらの酵素は、遺伝的解析から、生理的に重要な役割を果たし、Dnmt3aとDnmt3bのメチル化する部位はゲノム上で異なることが分かっている。しかしながら、私たちは、裸のDNAを基質とした精製Dnmt3a及びDnmt3bを用いた解析をこれまで行なってきたが、Dnmt3aとDnmt3bの間に酵素学的性質に差を見出すことができなかった。そこで、本研究計画過程において、基質をより生理的に近いヌクレオソーム構造に変更し、in vitroでそれらの酵素学的な性質を調べた。その結果、Dnmt3bはヒストン8量体の上に存在するDNAをメチル化したのに対し、Dnmt3aはほとんどメチル化できないことを見出し、Dnmt3aとDnmt3bの生化学的な違いを初めて記載することができた。

Research Products

• [Journal Article] The amino-terminus of mouse DNA methyltransferase I forms an independent domain and binds to DNA with the sequence involving PCNA binding motif. (2006)
  • Author(s): Suetake I, Hayata D, Tajima S
  • Journal Title: J Biochem 140(6) Pages: 763-776
• [Journal Article] Stimulation effect of Dnmt3L on the DNA methyiation activity of Dnmt3a2. (2006)
  • Author(s): Suetake I, Morimoto Y, Fuchikami T, Abe K, Tajima S
  • Journal Title: J Biochem 140(4) Pages: 553-559
• [Journal Article] Distinct DNA methylation activity of Dnmt3a and Dnmt3b towards naked and nucleosomal DNA. (2006)
  • Author(s): Takeshima H, Suetake I, Shimahara H, Ura K, Tate S, Tajima S
  • Journal Title: J Biochem 139(3) Pages: 503-515
  • NAID: 10018846799
• [Journal Article] Distinct DNA methylation activity of Dnmt3a and Dnmt3b towords naked and nucleosomal DNA (2006)
  • Author(s): Hedeyuki Takeshima
  • Journal Title: J.Biochem. 139 Pages: 503-515
• [Journal Article] Processive methylation of hemimethylated CpG sites by mouse Dnmt1 DNA methyltransferase (2005)
  • Author(s): Vilkaitis G et al.
  • Journal Title: J Biol Chem 280 Pages: 64-72
• [Journal Article] Co-expression of de novo DNA methyltransferase Dnmt3a2 and Dnmt3L in gonocytes of mouse embyos. (2004)
  • Author(s): Sakai Y et al.
  • Journal Title: Gene Expr Patterns 5 Pages: 231-237
• [Journal Article] Expression of Dnmt3b in mouse hematopoetic progenitor cells and spermatogonia at specific stages (2004)
  • Author(s): Watanabe D et al.
  • Journal Title: Gene Expr Patterns 5 Pages: 43-49
• [Journal Article] Cloning and characterization of novel Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase I homologous in Xenopus laevis (2004)
  • Author(s): Kinoshita S et al.
  • Journal Title: J Biochem 135 Pages: 619-630
• [Journal Article] DNMT3L stimulates the DNA methylation activity of Dnmt3a and Dnmt3b through a direct interaction (2004)
  • Author(s): Suetake I et al.
  • Journal Title: J Biol Chem 279 Pages: 27816-27823
• [Book] ゲフムワイドに展開するエピジェネティクス医科学 (2006)
  • Author(s): 田嶋正二, 竹島秀幸, 坂本秀樹, 末武勲
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 羊土社