部位特異的なDNAメチル化によるヒトCDH1遺伝子発現制御機構の解析

• 研究課題/領域番号: 12680681
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 国立がんセンター(研究所)
• 研究代表者: 白石 昌彦 国立がんセンター, DNAメチル化とゲノム機能プロジェクト, リーダー (10178931)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2002
• 研究課題ステータス: 完了 (2002年度)
• 配分額: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2001年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2000年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: DNAメチル化 / CpGアイランド / CDH1遺伝子 / 遺伝子不活性化 / クロマチン / メチル化CpG結合タンパク質 / ヒストン / ヒストンアセチル化 / ヒストンメチル化 / 不活性クロマチン / クロマチン免疫沈降法 / 重亜硫酸修飾法 / メチル化DNA結合カラム / in vivoフットプリント / DNA分解酵素感受性部位

研究概要

ヒトがん細胞におけるCDH1遺伝子のエピジェネティックな不活性化において、DNAメチル化とヒストン修飾がどのように相互作用しているかを解析した。CDH1遺伝子の発現が抑制されている膀胱がん細胞T24、胃がん細胞HSC41では両者ともプロモータ領域が高度にメチル化され、ヒストンも低アセチル化状態にあった。ヒストンH3の9番目のリジン残基(H3K9)は両細胞ともメチル化されていた。しかしヒストンH3の4番目のリジン残基(H3K4)はT24細胞ではメチル化されていなかったが、HSC41細胞ではメチル化されていた。また同じ発現抑制細胞である肝がん細胞Li21ではプロモータ領域は低メチル化状態にあり、ヒストンH4の高アセチル化、H3K4、H3K9両方のメチル化が見出された。このように同じ発現抑制細胞間でもDNAメチル化、ヒストン修飾の実態には大きな差があることが見出された。しかしいずれの細胞もプロモータ領域が不活性クロマチンを形成し、転写因子の結合を阻害していた。これらの細胞をDNAメチル基転移酵素阻害剤で処理した場合Li21でのみCDH1遺伝子の発現回復が見られたが、ヒストン脱アセチル化酵素阻害剤処理では発現回復は見られなかった。これらの結果は、DNAメチル化がCDH1遺伝子発現抑制に重要な役割を果たしていること、またDNAメチル基転移酵素阻害剤処理による発現回復には特定の条件が必要であることを示している。

研究成果

• [文献書誌] Koizume et al.: "Heterogeneity in the modification and involvement of chromatin components of the CpG island of the silenced human CDH1 gene in cancer cells."Nucleic Acids Research. 30(21). 4770-4780 (2002)
• [文献書誌] Koizume et al.: "Specific methylation status of the entire CpG island is not a prerequisite for the formation of a inactive chromatin at the promoter region in cancer cells."Biological and Pharmaceutical Bulletin. 26(1). 127-128 (2003)
• [文献書誌] Koizume et al.: "Treatment of tumor cells with histone deacetylase inhibitors results in altered recruitment of methyl-CpG binding proteins to a methylated CpG island."Biological Chemistry. 384(5). 787-790 (2003)
• [文献書誌] Koizume et al.: "Heterogeneity in the modification and involvement of chromatin components of the CpG island of the silenced human CDH1 gene in cancer cells"Nucleic Acids Research. 30(21). 4770-4780 (2002)
• [文献書誌] Koizume et al.: "Specific methylation status of the entire CpG island is not a prerequisite for the formation of an inactive chromatin at the promoter region in cancer cells"Biological and Pharmaceutical Bulletin. 26(1). 127-128 (2003)
• [文献書誌] Koizume et al.: "Treatment of tumor cells with histone deacetylase inhibitors results in altered recruitment of methyl-CpG binding proteins to a methylated CpG island"Biological Chemistry. 384(5)(印刷中). (2003)
• [文献書誌] M.Shiraishi et al.: "Heterogeneity in the methylation status of genomic DNA fragments demonstrating similar elution profiles in methyl-CpG binding domain column chromatography"Proceedings of the Japan Academy. 77(B). 208-211 (2001)