生細胞でのメチル化DNA可視化法を用いた発生過程における核内動態の解析

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16657065
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 阿部 訓也 独立行政法人理化学研究所, 動物変異動態解析技術開発チーム, チームリーダー (40240915)
• Keywords: ES細胞 / DNAメチル化 / 遺伝子発現 / 核内構築 / ヘテロクロマチン

Research Abstract

代表的なゲノム修飾であるDNAメチル化を生細胞で可視化するために、メチル化DNA結合蛋白質の一つであるMBD1のメチル化DNA結合ドメインにGFPを結合させた融合遺伝子を導入したES細胞系統を樹立した。この細胞の分化誘導前後で比較したところ、ヘテロクロマチンクラスター構造、メチル化レベルともに顕著な変化が認められた。DNAメチル化レベルの変化の裏付けとして各種DNAメチル化酵素の発現レベル,核内での局在が大きく変動することが明らかとなった。またタイムラプス撮影により、未分化状態から分化に向かう瞬間の核内構築の変化の観察に成功した.ES細胞の分化に伴い,胚性幹細胞特異的転写因子のひとつであるOct3/4レベルが段階的に低下し,それと相関して,DNAメチル化の変動,ヘテロクロマチン,染色体の再配置がおこり,それぞれの分化ステージに特徴的な核内構築が形成されることを見出した。このような核内構築の変化とOCT3/4発現低下との因果関係を調べるために、ES細胞の分化過程におけるOct3/4遺伝子座の核内配置の変動について3D FISHによる解析を行った。未分化ES細胞では,Oct3/4遺伝子はほとんどの場合,両アレルとも転写の場であるクロマチン間領域に存在し,活発に転写されていた.しかし,Oct3/4遺伝子領域の核内配置は分化の進行に伴って大きく変化し、クロマチン間領域から離れて,セントロメリックヘテロクロマチン,あるいは核小体周辺に移動し,近接して存在するようになった.ヘテロクロマチン,核小体に近接した場合,Oct3/4の転写自体も顕著に低下しており,このような再配置がOct3/4発現のサイレンシングに重要な役割を果たすことが示唆された.

Research Products

• [Journal Article] Birth of Mice Produced by Germ Cell Nuclear Transfer. (2005)
  • Author(s): Miki, H., Inoue, K., Kohda, T., Honda, A., Ogonuki, N., Yuzuriha, M., Mise, N et al.
  • Journal Title: Genesis 41・2 Pages: 81-86
• [Journal Article] Gene content of the 750 kb critical region for mouse embryonic ectoderm lethal tcl-w5. (2004)
  • Author(s): Abe, K., Yuzuriha, M., Sugimoto, M., Ko, M.S.H., Brathwaite, M., Waeltz, P., Nagaraia, R.
  • Journal Title: Mammalian Genome 15・4 Pages: 265-276
• [Journal Article] Neurogenin3 delineates the earliest stages of spermatogenesis in the mouse testis. (2004)
  • Author(s): Yoshida, S., Takakura, A., Ohbo, K., Abe, K.et al.
  • Journal Title: Developmental Biology 269・2 Pages: 447-458
• [Journal Article] Normal Embryonic and Germ Cell Development in Mice Lacking α1,3-Fucosyltransferase IX (Fut9) Which Show Disappearance of Stage-specific Embryonic Antigen-1 (SSEA-1) (2004)
  • Author(s): Kudo, T., Kaneko, M., Iwasaki, H., Togayachi, A., Nishihara, S., Abe, K., et al.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 24・10 Pages: 4221-4228
• [Journal Article] Establishment of an efficient BAC transgenesis protocol and its application to functional characterization of the mouse Brachyury locus. (2004)
  • Author(s): Abe, K., Hazama, M., Katoh, H., Yamamura, K., Suzuki, M.
  • Journal Title: Experimental Animals 53・4 Pages: 311-320
• [Journal Article] Contribution of Asian mouse subspecies Mus musculus molossinus to genomic constitution of strain C57BL/6J, as defined by BAC end sequence- SNP analysis. (2004)
  • Author(s): Abe, K., Noguchi, H., Tagawa, K., Yuzuriha, M., Toyoda, A et al.
  • Journal Title: Genome Research 14・12 Pages: 2439-2447