2020 Fiscal Year Annual Research Report
Inheritance of environmental impacts on DNA methylation through sperm to the next generation embryos
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18K19860
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
野原 恵子 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境リスク・健康研究センター, フェロー (50160271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中林 一彦 国立研究開発法人国立国際医療研究センター, その他部局等, その他 (10415557)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 次世代影響 / DNAメチル化 / 胚 / 精子 / リプログラミング / 無機ヒ素 / 妊娠期曝露 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らはDNAメチル化を変化させることが報告されている無機ヒ素を妊娠中のC3Hマウス (F0)に投与すると、オスの子(F1)を介して孫世代(F2)で肝腫瘍が増加することを発見し、F1精子のDNAメチル化かく乱がF2の肝腫瘍増加に関与すると仮定した。しかし生殖細胞のDNAメチル化は受精後に一旦ほぼ脱メチル化・再構成されることから、受精前のメチル化変化が受精後に及ぼす影響は不明である。そこで本研究では精子における環境由来のDNAメチル化かく乱が次世代胚にいかに伝搬するか解明することを目的とした。
昨年度までに、C3Hマウスの妊娠期に通常の水（対照群）または無機ヒ素を含む水（ヒ素群）を投与して仔世代（F1）のオスを得、それぞれを他系統(C57BL/6)のメスと交配して妊娠7.5日（DNAメチル化再構成後）にF2胚を採取し、オスの胚からReduced representation bisulfite sequencing (RRBS)用ライブラリーを作製した。またヒ素群F1精子では、対照群と比較してゲノムワイドなDNAメチル化低下がおこること、低メチル化はレトロトランスポゾンのLINEとLTRで高頻度におこることを明らかにした。
本年度はF2胚のRRBSライブラリーの次世代シークエンスを行い、メチル化度を解析した。その結果、ヒ素群F2胚では、F1精子と同様にゲノムワイドなDNAメチル化低下がおこること、低メチル化はLINEとLTRで高頻度におこることを明らかにした。さらに母由来と父由来のアレル別DNAメチル化解析の結果、両アレルにおいてF1精子と同様のDNAメチル化低下を観察した。以上より、環境因子による精子のDNAメチル変化がDNAメチル化再構成後の胚に受け継がれることを示すことに成功し、環境因子曝露の影響が有性生殖細胞を介して次世代に伝わる分子メカニズム解明の新たな手がかりを明らかにした。
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