2016 Fiscal Year Research-status Report
DNAメチル基転移酵素アクセス可能領域の探査 ～インプリント機構解明に向けて～
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26450449
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture |
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Principal Investigator |
尾畑 やよい 東京農業大学, 応用生物科学部, 教授 (70312907)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | DNAメチル化 / エピジェネティクス / 胚発生 / インプリンティング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度までに、DNAメチル基転移酵素（DNMT3AおよびDNMT3L）を過剰発現したマウスにおいて、インプリント領域のアレル特異的なDNAメチル化が維持されること、出生後にどのトランスジェニック（Tg）マウスでも共通して異常なメチル化を生じる領域があること、これらの領域は胎生期には高メチル化されないこと、そしてTgマウスは出生後20週までにに全て致死となることを明らかにした。平成28年度は、1）出生後の異常なDNAメチル化が、DNAメチル基転移酵素とDNA脱メチル化酵素との拮抗作用により生じたのか否かを考察するため、DNA脱メチル化に寄与するTETの発現解析を実施した。また、2）DNMT3LはH3K4がメチル化されていないクロマチンに優先的に結合することが報告されていることから、Tgマウスにおいて異常なメチル化が生じた領域のヒストンH3K4のメチル化状態を解析した。
1）新生仔マウスの心臓において、TET1とTETは低いながらも発現が認められたが、出生後、成熟個体マウスの心臓ではさらに20%未満まで発現が低下した。このことから、Tgマウスで出生後に生じる異常なDNAメチル化は、脱メチル化酵素の活性低下によって生じる可能性が示唆された。
2）成体Tgマウスで異常なDNA高メチル化が生じる心臓において、高メチル化が始まる前の新生仔マウスの心臓で、該当領域のヒストンH3K4のメチル化をChIP解析した結果、モノメチル化修飾を受けているヒストンが最も多く、トリメチル化ヒストンも観察され、H3K4が完全に脱メチル化されてはいないことが明らかとなった。以上の結果から、DNMT3AおよびDNMT3LによりDNAメチル化が生じるクロマチンの修飾状態として、H3K4のメチル化状態に制御されない別の要因も存在することが示唆された。
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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
DNMT3A2とDNMT3Lの共発現はメチル化インプリントが確立する生殖細胞でのみ認められる。一方、ほ乳類ではde novoメチル化酵素として他にDNMT3BおよびN末側が削られていないDNMT3A1が存在するが、これらのDNAメチル化酵素がどのように特定の領域をメチル化するのか、そのメカニズムは未だに不明である。本研究では、DNAメチル基転移酵素アクセス可能領域を探査することを目的とし、個体発生過程においては本来発現しないDNMT3A2とDNMT3Lを発現するTgマウスを作製した。解析の結果、野生型マウスとは異なるDNAメチル化状態を呈する領域を同定した。卵母細胞で一部のインプリント領域のメチル化が確立するためにはH3K4が脱メチル化されている必要があったが、本研究でDNAがメチル化された領域ではH3K4の完全な脱メチル化は観察されなかった。そのため、DNMT3AおよびDNMT3LによりDNAメチル化が生じるクロマチンの修飾状態として、H3K4の脱メチル化によらない別の要因も存在することが示唆された。この研究成果については、現在、論文を投稿していることから、本研究は概ね順調に進展したと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、Tgマウスのヒストン修飾については、H3K4のメチル化を解析したのみである。今後は、H3K4以外のヒストン修飾、メチル化以外のヒストン修飾にも着目する必要があると考えている。また、本研究でTgマウスに生じたDNAメチル化領域のヒストンの修飾状態が生殖細胞のインプリント領域と等しいとは限らないが、インプリント機構においても、ヒストンH3K4以外のヒストン修飾がDNAメチル化を制御する可能性がある。このことは、ヒストンH3K4脱メチル化酵素KDM1Bを欠損した雄マウスの生殖細胞でDNAメチル化インプリントが確立していること、KDM1Bを欠損した卵母細胞で全てのDNAメチル化インプリントが喪失する訳ではないという事実とも矛盾しない。
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| Causes of Carryover |
現在、本研究課題の成果を国際科学誌に投稿中であり、出版などに必要な費用を翌年度分とした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究成果が国際科学誌に受理されるために必要な経費をその際に支出する。
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| Remarks |
現在、webページのリニューアルを検討中です。
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[Journal Article] Reconstitution in vitro of the entire cycle of the mouse female germ line2016
Author(s)
Hikabe O, Hamazaki N, Nagamatsu G, Obata Y, Hirao Y, Hamada N, Shimamoto S, Imamura T, Nakashima K, Saitou M, Hayashi K.
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Journal Title
Nature
Volume: 539
Pages: 299-303
DOI
Peer Reviewed
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