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

2005 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: DNAメチル化 / 核内構造 / ES細胞分化 / 遺伝子発現 / イメージング / 始原生殖細胞

Research Abstract

本研究ではゲノムDNAのメチル化パターンを生細胞で可視化するために、メチル化DNA結合蛋白質の結合部位(MBD)とGFP蛍光蛋白質の融合遺伝子であるGFP-MBDを用いた。これまでの研究により、GFP-MBDの局在を指標としてDNAメチル化の変動を培養細胞レベル(ES細胞)でモニターすることが可能となった。この手法を用いて、ES細胞分化の過程で、DNAメチル化、核内の染色体配置が劇的に変動することを示した。今年度は同様のコンストラクトを導入したトランスジェニックマウス系統を用い、初期胚発生過程におけるDNAメチル化の変動、核内構造の変化を調べた。マウス胚の中でもES細胞の分化過程と同様に、細胞分化ステップに応じて、DNAメチル化レベル、核内構造が非常にダイナミックに変動することを見出した。胚盤胞の内部細胞塊、着床後胚でのエピブラストでのGFP-MBDの動態から、内部細胞塊からエピブラストへの発達過程でDNAメチル化の上昇が見られること、ES細胞様の核内構造は内部細胞塊よりもむしろエピブラストに類似していることが明らかとなった。生殖細胞の前駆細胞である始原生殖細胞はエピブラストから派生し、原腸陥入後、尿膜基部に出現するが、始原生殖細胞でのメチル化は体細胞に比べて激減しており、また内部細胞塊と同様な核内構造を持つことが明らかとなった。これらの結果は、この度確立した手法により、正常個体発生過程におけるDNAメチル化を含めたエピジェネティックな変化と核内構造の変動をモニターすることができることを示し、さらにエピブラストから始原生殖細胞が形成される過程で大規模なエピジェネティック状態の変動が生じていることを明らかにした点で意義深いと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] A novel murine gene, Sickle tail (Skt), linked to the Danforth's short tail (Sd) locus, is required for normal development of the intervertebral disc (2006)
  • Author(s): Semba, K., Araki, K., Li, Z., Abe, K., Yamamura.K., et al.
  • Journal Title: Genetics 17 Pages: 445-456
• [Journal Article] An optimized beta-gal staining method for simultaneous detection of endogenous gene expression in early mouse embryos (2006)
  • Author(s): Kishigami, S., Komatsu, Y., Abe, K., Yamamura, K., Mishina Y., et al.
  • Journal Title: Genesis 44 Pages: 57-65
• [Journal Article] Comparison of gene expression between male and female mouse blastocysts revealed imprinting of the X-linked gene, Rhox5/Pem at preimplantation stages (2006)
  • Author(s): Kobayashi, S., Isotani, A., Mise, N., Abe, K., Okabe, M., et al.
  • Journal Title: Current Biology 16 Pages: 166-172
• [Journal Article] Birth of Mice Produced by Germ Cell Nuclear Transfer (2005)
  • Author(s): Miki, H, Mise, N., Abe, K., Ishino, F., Ogura, A., et al.
  • Journal Title: Genesis 41 Pages: 81-86
• [Journal Article] Disclosing hidden transcripts : mouse natural sense-antisense transcripts tend to be poly(A) negative and nuclear-localized (2005)
  • Author(s): Kiyosawa, K., Mise, N., Iwase, S., Hayashizaki, Y., Abe, K.
  • Journal Title: Genome Res. 15 Pages: 463-474
• [Journal Article] Presence and distribution of neural crest-derived cells in the murine developing thymus and their potential for differentiation (2005)
  • Author(s): Yamazaki, H., Sakata, E., Abe, K., Yamamura, K.-I., Kunisada, T., et al.
  • Journal Title: International Immunology 17 Pages: 549-558