2017 Fiscal Year Annual Research Report

Role of DNA Methyltransferase 1 in the Epigenetic Regulation of Beta-type Globin Genes

Research Project

Project/Area Number	26460355
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	田邉修東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (70221398)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	鈴木未来子東北大学, 医学系研究科, 講師 (80508309) 横澤潤二東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 非常勤講師 (10722605) 西川慧東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 研究支援者 (40722616) [Withdrawn]
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2018-03-31
Keywords	遺伝子発現制御 / βグロビン異常症 / DNAメチル基転移酵素1 / 胎児型γグロビン / 核内受容体 / TR4 / ノックアウトマウス / 赤血球
Outline of Annual Research Achievements	βサラセミアや鎌状赤血球症などのβグロビン異常症の治療として、胎児型γグロビンの発現誘導が有効であるが、そのための既存薬剤の有効性は充分では無い。より優れたγグロビン誘導剤の開発には、胎児型γグロビン遺伝子の、出生後の不活性化機構の解明が重要である。私はこれまで、核内受容体TR4のノックアウトマウスを作成して、TR4がγグロビン遺伝子のプロモータ領域に結合して、その発現を発生段階特異的に抑制することを示した。さらに私は、TR4がDNAメチル基転移酵素1 (Dnmt1)と細胞内で複合体を形成して、これをγグロビン遺伝子プロモータにリクルートすることにより、この遺伝子を不活性化することを示唆する知見を得た。本研究では、Dnmt1のγグロビン遺伝子不活性化における役割とそのメカニズムを解明するため、以下の3種の変異、（1）組換え酵素Creの作用で欠失する変異Dnmt1遺伝子、（2）赤血球系でのみCreを発現するCreノックインEpor遺伝子、（3）ヒトγグロビン遺伝子トランスジーン、を持つ変異マウスの作成を試みた。これら全てを保有するマウスでは、個体発生に必須なDnmt1の欠損を赤血球系特異的に誘導して、Dnmt1のγグロビン遺伝子不活性化における役割を解明できると期待された。このためには、わずか1M塩基の距離にある変異Dnmt1遺伝子と変異Epor遺伝子とが減数分裂組換えによって同一染色体上に連結したマウスの取得が必要である。しかし、この組換え効率が理論値よりかなり低かったため、このような組換え体は取得できなかった。一方で、私達は、TR4の機能をさらに解明するためにTR4ノックアウトマウスの表現型を分析した。このマウスでは、赤血球系の増殖と分化が顕著に障害され、さらに、ヘム合成に必要な遺伝子群の発現低下や、細胞増殖抑制因子Cdkn1cの発現上昇が観察された。これらの知見は、TR4がβ型グロビン遺伝子だけで無く、赤血球造血そのものに必須であることを示す。