piRNAを介したエピゲノム操作法の開発とその利用

• Project Area: Analyses and regulation of germline epigenome
• Project/Area Number: 26112511
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 宮川 さとみ 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 特任講師(常勤) (90291153)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2015: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2014: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: エピジェネティクス / DNAメチル化 / piRNA / 精子形成

Outline of Annual Research Achievements

生殖細胞特異的な非コード小分子RNAであるpiRNA （PIWI-interacting RNA）を用いた人為的なサイレンシングシステムとして、胎生期の雄性生殖細胞において、外来遺伝子であるEGFP遺伝子や、内在性遺伝子であるDnmt3L（DNA methyltransferase 3-like）のセンス鎖とアンチセンス鎖を発現するトランスジェニックマウスを用いたモデル系を構築した。このモデル系では、EGFPやDnmt3Lに対するpiRNAが産生され、そのpiRNAを介したDNAのメチル化によりEGFP遺伝子やDnmt3Lのサイレンシングが生じた。そこで他の内在性遺伝子であるSnrpnとPeg10をターゲットとして、アンチセンスRNAを発現するTgマウスを作製した。しかし、十分なアンチセンス鎖を発現するTgマウスが得られなかったため、ノックイン法を用いて、確実にアンチセンス鎖を発現するノックインマウスの作製を行なっている。
一方、アンチセンス鎖を用いない別のエピゲノム操作法として、ZincFinger（ZF）とMIWI2との融合タンパクによる遺伝子のサイレンシングを試みた。レトロトランスポゾンLINE1のDNAメチル化制御領域に結合するZFを人工的に合成し、MIWI2との融合タンパク（ZF-MIWI2）を胎生期の雄性生殖細胞で発現するTgマウスを作製した。このZF-MIWI2-TgマウスをMILI-KOマウスと交配し、MILI-KOマウスで観察されるLINE1の脱抑制がレスキューされるかどうかを調べたところ、部分的に表現型がレスキューされていた。この結果は、人為的、かつ、piRNA非依存的なMIWI2タンパクを介した新たなエピゲノム操作法の可能性を示したと同時に、核内のpiRNAを介するサイレンシングにMIWI2が関与していることを示したものである。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Reply to Shoji and Katsuma. (2015)
  • Author(s): Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T
  • Journal Title: Current Biology Volume: 25
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comprehensive DNA Methylation Analysis of Retrotransposons in Male Germ Cells (2015)
  • Author(s): Nagamori I, Kobayashi H, Shiromoto Y, Nishimura T, Kuramochi-Miyagawa S, Kono T, Nakano T.
  • Journal Title: Cell Rep. Volume: 12 Issue: 10 Pages: 1541-1547
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.07.060
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] piRNAs derived from ancient viral processed pseudogenes as transgenerational sequence-specific immune memory in mammals. (2015)
  • Author(s): Parrish NF, Fujino K, Shiromoto Y, Iwasaki YW, Ha H, Xing J, Makino A, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T, Siomi H, Honda T, Tomonaga K.
  • Journal Title: RNA. Volume: 21 Issue: 10 Pages: 1691-703
  • DOI: 10.1261/rna.052092.115
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Induction of DNA Methylation by Artificial piRNA Production in Male Germ Cells (2015)
  • Author(s): Itou D, Shiromoto Y, Shin-Ya Y, Ishii C, Nishimura T, Ogonuki N, Ogura A, Hasuwa H, Fujihara Y, Kuramochi-Miyagawa S, Nakano T.
  • Journal Title: Current biology Volume: 25 Issue: 7 Pages: 901-906
  • DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.060
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 雄性生殖細胞における人為的piRNAを介したDNAメチル化の誘導 (2015)
  • Author(s): 伊藤大介、新屋幸穂、城本悠助,、宮川さとみ、仲野徹
  • Organizer: 第９回日本エピジェネティクス研究会
  • Place of Presentation: 学術総合センター
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] 雄性生殖細胞における人為的piRNAを介したDNAメチル化の誘導 (2014)
  • Author(s): 伊藤大介、城本悠助、宮川さとみ、仲野徹
  • Organizer: 第16回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ウィンク愛知（愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2014-07-23 – 2014-07-25
• [Presentation] 雄性生殖細胞における人為的piRNAを介したDNAメチル化の誘導 (2014)
  • Author(s): 伊藤大介、城本悠助、宮川さとみ、仲野徹
  • Organizer: 生殖エピゲノム若手勉強会2014
  • Place of Presentation: つくばグランドホテル(茨城県つくば市)
  • Year and Date: 2014-07-16 – 2014-07-18