2022 Fiscal Year Annual Research Report
Epigenetic fluctuation associated with onset and severity of haploinsufficient dominant diseases
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21H04755
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
大鐘 潤 明治大学, 農学部, 専任教授 (50313078)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
乾 雅史 明治大学, 農学部, 専任准教授 (20643498)
長嶋 比呂志 明治大学, 農学部, 専任教授 (50318664)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2024-03-31
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| Keywords | エピジェネティックなゆらぎ / DNAメチル化 / ハプロ不全優性遺伝病 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ほ乳類遺伝子の約半数は転写を司るプロモーターにCpGアイランドを持ち、CpGアイランドと外側との境界はCpG shoreと呼ばれる。CpGのメチル化は遺伝子発現抑制の重要なエピジェネティック修飾で、CpG shoreではDNAメチル化状態が偶然に変動する「ゆらぎ」が見られることを発見した。二倍体の個体において片方の正常遺伝子のみでは発現量が不足するために発症するハプロ不全優性遺伝病では、同一家系内でも個人ごとに発現様態が異なるが、その理由は配列のみでは説明できない。本研究では、一方のアリルの機能喪失変異による配列異常のみでは説明できないハプロ不全での病態のバラツキが、もう一方のアリルの正常遺伝子CpG shoreでのDNAメチル化の偶然の「ゆらぎ」に起因することを検証する。実際には、ハプロ不全様式を示すFBN1およびRUNX2についてマウスおよびブタを用いて解析を行う。今年度はFBN1、RUNX2についてエピゲノム編集系の確立を完了した。ブタFBN1 CpG shoreでの脱メチル化誘導については、これまでに同定したガイドRNAの種類や導入数の最適化により再現性よく脱メチル化およびFBN1 mRNA発現を亢進させることが可能となった。RUNX2については、RUNX2 CpG shoreでのガイドRNAおよび導入法の最適化に成功し、再現よく新たなDNAメチル化を誘導することが可能となった。さらに、FBN1について、マウス個体内で片方のアリルをブタ型CpG shoreに置換したマウスの作製を行い、RUNX2については今後のエピゲノム編集の基盤となるRUNX2欠損マウス系統の樹立に成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マウス体内でブタ型CpG shore配列を持つマウスを作製することで、アリルの区別を容易にした上でヒト転写制御により近いと考えられるブタCpG shoreでのエピジェネティック制御を解析することが可能となる。この目的のため、ゲノム編集用のブタCpG shore配列をマウス受精卵に導入し、マウス個体内の片方のアリルをブタCpG shoreに置換したファウンダーマウスを得ることができた。RUNX2については、今後のエピゲノム編集の基盤となるRUNX2欠損マウス系統の樹立に成功した。また、FBN1、RUNX2遺伝子蒸留のCpG shore領域についてさらにエピゲノム編集の最適化を行い、新たなDNAメチル化および脱メチル化を誘導できる実験系を確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ブタ型CpG shoreをヘテロ接合性に保持するマウスのもう一方のアリルでゲノム編集により挿入欠失型の機能喪失変異を導入し、ブタ型CpG shore正常アリルおよびマウス機能喪失アリルとなるFBN1ヘテロ欠損マウス系統を樹立する。ブタ型CpG shoreをヘテロ接合性に導入したマウスから繊維芽細胞を樹立し、これまでに最適化に成功したエピゲノム編集によるDNAメチル化・脱メチル化誘導を試みる。RUNX2については、RUNX2欠損マウス系統のヘテロ欠損でのエピゲノム編集を試みることで、DNAメチル化のゆらぎと遺伝子発現の相関を解析にする。
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