ゲノムインプリンティングにおいてＵＨＲＦ１が果たす役割の解明

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24613005
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 鵜木 元香 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (30525374)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: UHRF1 / インプリンティング / 初期発生 / DNAメチル化 / リプログラミング / エピジェネティクス / ヒストン修飾 / ノックアウトマウス

Research Abstract

ゲノムインプリンティング（以下インプリンティング）は父母の配偶子形成過程でエピジェネティックな「情報」が一旦消去された後、再度ゲノムに刷り込まれ、受精後生涯を通して由来するゲノムにより遺伝子発現に差が出る現象である。この現象の分子機構は特定ゲノム領域（ICR: imprinting control region）のDNAメチル化の相違に起因する場合が大半だが一部例外も存在し、ヒストン修飾の関与が示唆されている。Uhrf1はDNAメチル化の維持およびヒストン修飾の認識・付加に関与するエピジェネティック制御において重要なタンパク質であるが、 複数のドメインを持ち、多くのタンパク質と複合体を形成するため、これまで知られていない生理的役割を果たしている可能性がある。私たちは生殖細胞特異的Uhrf1ノックアウトマウスを作製し、Uhrf1ノックアウト雌雄生殖細胞および初期胚の解析を通じてUhrf1がインプリンティングに果たす役割の解明を目指して研究を進めている。これまでに、私たちは生殖細胞特異的Uhrf1ノックアウトマウスを作製し、このようなマウスでは精子形成不全や初期発生に異常が起こることから、Uhrf1が精子形成および初期発生に重要であることを見出した。今後は、Uhrf1のノックアウトによって分子生物学的にどのような異常が生じているのかを検討し、Uhrf1の機能を詳細に調べる予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成24年度は生殖細胞特異的Uhrf1ノックアウトマウスを作製し、Uhrf1ノックアウト生殖細胞におけるICRのメチル化を検討する計画で、計画通りノックアウトマウスを作製し、ICRのメチル化の検討を始めた。最初に理化学研究所の古関明彦先生から頂いたUHRF1 3lox/+マウスを元に Uhrf1 2lox/2loxマウスを作製した。Uhrf1 2loxアレルは、Cre存在下で Uhrf1のエクソン４と５が抜け落ちるように設計されている。このUhrf1 2lox/2loxマウスと、成長期卵特異的に発現するZp3遺伝子のプロモーターもしくは雌雄始原生殖細胞で発現するTnap遺伝子のプロモーターの下流にCreをつないだマウスとを交配し、生殖細胞特異的Uhrf1ノックアウトマウス（Uhrf1 2lox/2lox ZP3-Cre、Uhrf1 2lox/1lox TNAP-Cre）を得た。Uhrf1 2lox/1lox TNAP-Cre♂マウスの精子発生は障害され無精子症を呈したことより、Uhrf1は精子形成において重要な役割を果たしていることがわかった。Uhrf1 2lox/2lox Zp3-Cre♀マウスでは、卵子は形成されるが、Uhrf1ノックアウト卵子と野生型の精子を受精させると、発生は大部分が８細胞期までしか進行しないことがわかった。この表現型は維持メチル化酵素Dnmt1ノックアウトマウスの表現型よりシビアで、Uhrf1は維持メチル化以外の機能も果たしていることが示唆された。これらの結果よりUhrf1をノックアウトした卵子に異常があるか、もしくは初期発生においてUhrf1は重要な役割を果たしていることが示唆され、現在Uhrf1ノックアウト卵子のICRのDNAメチル化状態について詳細に検討中である。

Strategy for Future Research Activity

今後は引き続きUhrf1ノックアウト卵子と野生型精子の受精によってできた初期胚に異常が出る分子機構を調べ、インプリンティングを含むエピジェネティック制御機構にUhrf1が果たす役割を明らかにする。具体的には、Uhrf1ノックアウト卵子および初期胚のDNAメチル化をバイサルファイトシークエンスにてゲノムワイドに調べる。またヒストン修飾に異常がないかについて、ヒストン修飾特異的抗体を用いて免疫染色をおこなって調べる。
胚体外組織においてDNAメチル化非依存的インプリンティングを受ける遺伝子について、Uhrf1をノックアウトすることでインプリンティングに異常が出るかどうかを検討する

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

該当なし