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インプリンティング異常症エピ変異の病態およびDNAメチル化維持機構の解明

Research Project

Project/Area Number 22K07858
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 52050:Embryonic medicine and pediatrics-related
Research InstitutionNational Center for Child Health and Development

Principal Investigator

鏡 雅代  国立研究開発法人国立成育医療研究センター, 分子内分泌研究部, 室長 (70399484)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 関田 洋一  北里大学, 理学部, 准教授 (20431950)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsインプリンティング疾患 / DNAメチル化 / インプリンティング異常症 / インプリンティング
Outline of Research at the Start

インプリンティング遺伝子の発現は、メチル化可変領域 (DMR) により制御され、その発現異常はインプリンティング異常症 (ID) を引き起こす。本研究は、我々が集積したIDs症例のDNAを用いた変異解析などによりIDのエピ変異および疾患発症責任DMR以外のDMRのメチル化異常を示すmultilocus imprinting disturbanceに対する病態解明研究と、近接性標識法を用いて既知のDMRメチル化維持因子とともに働く新規タンパクを同定する基礎研究から構成される。

Outline of Annual Research Achievements

片親性発現するインプリンティング遺伝子の発現異常は、インプリンティング疾患 (ID) を引き起こす。インプリンティング遺伝子の発現は、インプリンティング領域内のメチル化可変領域 (DMR) により制御される。DMR のメチル化異常であるエピ変異はID を引き起こすが、その機序は不明である。また、エピ変異症例の一部には複数のDMR の脱メチル化を示すmultilocus imprintingdisturbance (MLID) 陽性例が存在するが、MLID原因遺伝子変異が同定されるのは少数である。本研究は、我々が集積しているIDs 症例の生体試料を用いた解析によりID のエピ変異およびMLIDに対する病態解明研究と、近接性標識法(Proximity labeling: PL) を用いて既知のDMR メチル化維持因子とともに働く新規タンパクを同定する基礎研究から構成される。病態解明研究では、MLID症例を同定し、これらの症例で、新しく同定されたDMRメチル化維持因子であるZNF445 および既知メチル化維持因子遺伝子変異を検索し、遺伝子変異を同定した場合は、遺伝子異常に体操するメチル化異常を示すDMRを検討し、その臨床像との関連を調べる。基礎研究では、DMR メチル化維持に必須のZFP57, ZNF445, KAP1 の近傍に存在するタンパクをPL にて抽出し、LC-MS/MS でスクリーニングし、これらのタンパクが片親性にDMR に結合するかを、母由来のみのゲノムに由来するマウスES細胞 (parthenogenesis ESCs) でのChIP 解析で確認し、DMRメチル化維持に関係する新規共役因子を同定する。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

783名の様々なIDのエピ変異症例において、10か所のDMRに対する包括的にメチル化解析を行いDMRメチル化維持機構の破綻が予想されるMLIDを29症例を集積した。全例にトリオエクソーム解析を施行した。新規MLID原因遺伝子であるZNF445に加え、母に卵子のメチル化維持に必要なsubcortical maternal complex (SCMC)を構成するタンパクをコードする遺伝子であるNLRP2、PADI6などのに病的バリアントを認め、合計9例で既知原因遺伝子の病的バリアントを同定した。全例においてアレイを用いた網羅的メチル化解析を施行したが、低メチル化を示すDMRが多数を占めたが、共通して異常を示すDMRはなかった。詳細な臨床像の調査では、精神運動発達遅延を高頻度に合併し、Silver-Russell症候群やBeckwith-Widemann症候群といった特定のIDとしては非典型的な臨床像を示していた。これらの成果は論文化し、現在投稿中である。
PLを用いて既知のDMR メチル化維持因子とともに働く新規タンパク同定を目的とする研究では、2022年度、ZFP57、ZNF445、KAP1のcDNAとこれらのタンパクの近くにいるタンパクに対し近接性表示を行うTURBO-IDを搭載したコンストラクトを作成し、配列の確認を行った。2023年度は、ヒト由来細胞へのトランスフェクション、タンパク発現の確認を進めたが、タンパクの発現が弱く、細胞種の変更、トランスフェクション方法の検討などを進め、予定外に時間を要した。予定では、2023年度にトランスフェクションした細胞からPL法にてZFP57、ZNF445、KAP1近傍のタンパクを集め、LC-MS/MS法にてこれらの近傍のタンパク同定を試みる予定であったが、2024年度に持ち越しとなった。

Strategy for Future Research Activity

2024年度早々に、ZFP57、ZNF445、KAP1近傍に存在するタンパクを同定するためのLC-MS/MSの受託解析への提出を行う。共発現していると考えられるタンパクを機能などから絞り込み、これらのタンパクをコードする遺伝子について、原因不明MLID症例のエクソームデータで病的バリアントがないか再解析を行う。同時に、ChIP解析にて、母由来のみのゲノムに由来するマウスES細胞 (parthenogenesis ESCs) でのChIP 解析でこれらのタンパクの結合部位を確認し、DMRメチル化維持に関係する新規共役因子かを評価する。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (14 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 14 results,  Open Access: 7 results)

  • [Journal Article] Expression levels and DNA methylation profiles of the growth gene SHOX in cartilage tissues and chondrocytes2024

    • Author(s)
      Hattori Atsushi、Seki Atsuhito、Inaba Naoto、Nakabayashi Kazuhiko、Takeda Kazue、Tatsusmi Kuniko、Naiki Yasuhiro、Nakamura Akie、Ishiwata Keisuke、Matsumoto Kenji、Nasu Michiyo、Okamura Kohji、Michigami Toshimi、Katoh-Fukui Yuko、Umezawa Akihiro、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo、Fukami Maki
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 8069-8069

    • DOI

      10.1038/s41598-024-58530-9

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] (Epi)genetic and clinical characteristics in 84 patients with pseudohypoparathyroidism type 1B2023

    • Author(s)
      Urakawa Tatsuki、Sano Shinichiro、Kawashima Sayaka、Nakamura Akie、Shima Hirohito、Ohta Motoki、Yamada Yuki、Nishida Ai、Narusawa Hiromune、Ohtsu Yoshiaki、Matsubara Keiko、Dateki Sumito、Maruo Yoshihiro、Fukami Maki、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo
    • Journal Title

      European Journal of Endocrinology

      Volume: 189 Issue: 6 Pages: 590-600

    • DOI

      10.1093/ejendo/lvad163

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Imprinting disorders2023

    • Author(s)
      Eggermann Thomas、Monk David、de Nanclares Guiomar Perez、Kagami Masayo、Giabicani Elo?se、Riccio Andrea、T?mer Zeynep、Kalish Jennifer M.、Tauber Maith?、Duis Jessica、Weksberg Rosanna、Maher Eamonn R.、Begemann Matthias、Elbracht Miriam
    • Journal Title

      Nature Reviews Disease Primers

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 33-33

    • DOI

      10.1038/s41572-023-00443-4

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Risk assessment of assisted reproductive technology and parental age at childbirth for the development of uniparental disomy-mediated imprinting disorders caused by aneuploid gametes2023

    • Author(s)
      Hara-Isono Kaori、Matsubara Keiko、Nakamura Akie、Sano Shinichiro、Inoue Takanobu、Kawashima Sayaka、Fuke Tomoko、Yamazawa Kazuki、Fukami Maki、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo
    • Journal Title

      Clinical Epigenetics

      Volume: 15 Issue: 1 Pages: 78-78

    • DOI

      10.1186/s13148-023-01494-w

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Beckwith-Wiedemann syndrome with long QT caused by a deletion involving KCNQ1 but not KCNQ1OT1:TSS-DMR2023

    • Author(s)
      Urakawa Tatsuki、Ozawa Junichi、Tanaka Masato、Narusawa Hiromune、Matsuoka Kentaro、Fukami Maki、Nagasaki Keisuke、Kagami Masayo
    • Journal Title

      European Journal of Medical Genetics

      Volume: 66 Issue: 1 Pages: 104671-104671

    • DOI

      10.1016/j.ejmg.2022.104671

    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First step towards a consensus strategy for multi-locus diagnostic testing of imprinting disorders2022

    • Author(s)
      Mackay Deborah、Bliek Jet、Kagami Masayo et al.
    • Journal Title

      Clinical Epigenetics

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 143-143

    • DOI

      10.1186/s13148-022-01358-9

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Two infants with mild, atypical clinical features of Kagami-Ogata syndrome caused by epimutation2022

    • Author(s)
      Higashiyama Hiroyuki、Ohsone Yoshiteru、Takatani Rieko、Futatani Takeshi、Kosaki Rika、Kagami Masayo
    • Journal Title

      European Journal of Medical Genetics

      Volume: 65 Issue: 10 Pages: 104580-104580

    • DOI

      10.1016/j.ejmg.2022.104580

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] <i>CDKN1C</i>hyperexpression in two patients with severe growth failure and microdeletions affecting the paternally inherited<i>KCNQ1OT1</i>:TSS-DMR2022

    • Author(s)
      Hara-Isono Kaori、Yamazawa Kazuki、Tanaka Satsuki、Nishi Eriko、Fukami Maki、Kagami Masayo
    • Journal Title

      Journal of Medical Genetics

      Volume: 59 Issue: 12 Pages: 1241-1246

    • DOI

      10.1136/jmg-2022-108700

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Familial Pseudohypoparathyroidism Type IB Associated with an SVA Retrotransposon Insertion in the GNAS Locus2022

    • Author(s)
      Sayaka Kawashima, Akiko Yuno, Shinichiro Sano, Masayo Kagami
    • Journal Title

      J Bone Miner Res .

      Volume: 10 Issue: 10 Pages: 1850-1859

    • DOI

      10.1002/jbmr.4652

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Frequency and clinical characteristics of distinct etiologies in patients with Silver-Russell syndrome diagnosed based on the Netchine-Harbison clinical scoring system2022

    • Author(s)
      Fuke Tomoko、Nakamura Akie、Inoue Takanobu、Kawashima Sayaka、Hara-Isono Kaori、Matsubara Keiko、Sano Shinichiro、Yamazawa Kazuki、Fukami Maki、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo
    • Journal Title

      Journal of Human Genetics

      Volume: 67 Issue: 10 Pages: 607-611

    • DOI

      10.1038/s10038-022-01048-7

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pathogenic Copy Number and Sequence Variants in Children Born SGA With Short Stature Without Imprinting Disorders2022

    • Author(s)
      Hara-Isono Kaori、Nakamura Akie、Fuke Tomoko、Inoue Takanobu、Kawashima Sayaka、Matsubara Keiko、Sano Shinichiro、Yamazawa Kazuki、Fukami Maki、Ogata Tsutomu、Kagami Masayo
    • Journal Title

      The Journal of Clinical Endocrinology &amp; Metabolism

      Volume: 107 Issue: 8 Pages: e3121-e3133

    • DOI

      10.1210/clinem/dgac319

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A boy with overgrowth caused by multi-locus imprinting disturbance including hypomethylation of MEST:alt-TSS-DMR2022

    • Author(s)
      Narusawa Hiromune、Sasaki Sunao、Hara-Isono Kaori、Matsubara Keiko、Fukami Maki、Nagasaki Keisuke、Kagami Masayo
    • Journal Title

      European Journal of Medical Genetics

      Volume: 65 Issue: 6 Pages: 104502-104502

    • DOI

      10.1016/j.ejmg.2022.104502

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Trans-acting genetic variants causing multilocus imprinting disturbance (MLID): common mechanisms and consequences2022

    • Author(s)
      Eggermann T, Yapici E, Bliek J, Pereda A, Begemann M, Russo S, Tannorella P, Calzari L, de Nanclares GP, Lombardi P, Temple IK, Mackay D, Riccio A, Kagami M, Ogata T, Lapunzina P, Monk D, Maher ER, Tuemer Z
    • Journal Title

      Clin Epigenetics

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 41-41

    • DOI

      10.1186/s13148-022-01259-x

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A novel deletion involving the first GNAS exon encoding Gsα causes PHP1A without methylation changes at exon A/B2022

    • Author(s)
      Campbell Devon、Reyes Monica、Kaygusuz Sare Betul、Abali Sayg?n、Guran Tulay、Bereket Abdullah、Kagami Masayo、Turan Serap、J?ppner Harald
    • Journal Title

      Bone

      Volume: 157 Pages: 116344-116344

    • DOI

      10.1016/j.bone.2022.116344

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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