Gpr1/Zdbf2領域から見出すゲノム刷り込み現象の新たな概念

• 研究課題/領域番号: 15H05579
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 東京農業大学
• 研究代表者: 小林 久人 東京農業大学, その他部局等, 准教授 (70632727)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 23,400千円 (直接経費: 18,000千円、間接経費: 5,400千円); 2017年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2016年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2015年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
• キーワード: DNAメチル化 / エピゲノム / ゲノム刷り込み機構 / ゲノム刷り込み / エピジェネティクス / ＤＮＡメチル化 / 非コードRNA / ゲノム / 遺伝学 / 発生・分化 / 応用動物

研究成果の概要

刷り込み遺伝子における片親性DNAメチル化は、配偶子形成過程で確立し、受精後もメチル化の差は維持される。研究代表者らは以前、初期胚発生過程でエピゲノム修飾のスイッチを必要とするユニークな刷り込み遺伝子座“Zdbf2”を同定した。本研究により、このZdbf2遺伝子座は有袋類では刷り込みを受けず、メチル化をスイッチさせるZdbf2長鎖アイソフォームも存在しないことが明らかとなった。また、LTRレトロトランスポゾンが種特異的な卵子DNAメチル化領域と母方メチル化刷り込み候補領域を生み出すことを明らかにした。これらの知見は、ゲノム刷り込み機構の複雑な起源とメカニズムを解明する多くのヒントを提供する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

哺乳動物に存在するゲノム刷り込み機構は、両親由来のゲノムの機能的な補正をしながら胎児の発生を調整するしくみである。マウス・ヒト等の刷り込み機構の種間および発生比較解析により、真獣類あるいはヒト特有の刷り込み機構の成立と機序を明らかにすることができた。今後の生殖補助医療において、流産・奇形のリスクを下げるため、本研究で明らかにしたヒト特有の刷り込み情報を卵子評価に応用することが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] The University of British Columbia/Department of Medical Genetics/Molecular Epigenetics Group(カナダ)
• [国際共同研究] The University of British Columbia/Department of Medical Genetics/Molecular Epigenetics Group(Canada)
• [国際共同研究] The University of British Columbia/Department of Medical Genetics/Molecular Epigenetics Group(Canada)
• [雑誌論文] Sex-specific histone modifications in mouse fetal and neonatal germ cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawabata Yukiko、Kamio Asuka、Jincho Yuko、Sakashita Akihiko、Takashima Tomoya、Kobayashi Hisato、Matsui Yasuhisa、Kono Tomohiro
  • 雑誌名: Epigenomics 巻: 11 号: 5 ページ: 543-561
  • DOI: 10.2217/epi-2018-0193
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] LTR retrotransposons transcribed in oocytes drive species-specific and heritable changes in DNA methylation (2018)
  • 著者名/発表者名: Brind’Amour Julie、Kobayashi Hisato、Richard Albert Julien、Shirane Kenjiro、Sakashita Akihiko、Kamio Asuka、Bogutz Aaron、Koike Tasuku、Karimi Mohammad M.、Lefebvre Louis、Kono Tomohiro、Lorincz Matthew C.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 3331-3331
  • DOI: 10.1038/s41467-018-05841-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Repression of somatic genes by selective recruitment of HDAC3 by BLIMP1 is essential for mouse primordial germ cell fate determination (2018)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki Kentaro, Hayashi Yohei, Sekinaka Tamotsu, Otsuka Kei, Ito-Matsuoka Yumi, Kobayashi Misato, Oki Shinya, Takehara Asuka, Kono Tomohiro, Osumi Noriko, Matsui Yasuhisa
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 24 号: 10 ページ: 2682-2693
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.07.108
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relationship between PIWIL4-mediated H3K4me2 demethylation and piRNA-dependent DNA methylation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagamori, I., Kobayashi, H., Nishimura, T., Yamagishi, R., Katahira, J., Kuramochi-Miyagawa, S., Kono, T., Nakano, T.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 25 号: 2 ページ: 350-356
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.09.017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DNMTs and SETDB1 function as co-repressors in MAX-mediated repression of germ cell-related genes in mouse embryonic stem cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi Daiki、Hayashi Yohei、Endo Mai、Kobayashi Hisato、Yoshioka Takumi、Kiso Kohei、Kanno Shinichiro、Nakai Yuji、Maeda Ikuma、Mochizuki Kentaro、Tachibana Makoto、Koseki Haruhiko、Okuda Akihiko、Yasui Akira、Kono Tomohiro、Matsui Yasuhisa
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 13 号: 11 ページ: e0205969-e0205969
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0205969
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SETDB1 is essential for mouse primordial germ cell fate determination by ensuring BMP signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki Kentaro, Tando Yukio, Sekinaka Tamotsu, Otsuka Kei, Hayashi Yohei, Kobayashi Misato, Kamio Asuka, Ito-Matsuoka Yumi, Takehara Asuka, Kono Tomohiro, Osumi Noriko, Matsui Yasuhisa
  • 雑誌名: Development 巻: 145 号: 23 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1242/dev.164160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inducible Transposition of a Heat-Activated Retrotransposon in Tissue Culture (2017)
  • 著者名/発表者名: Masuta Y, Nozawa K, Takagi H, Yaegashi H, Tanaka K, Ito T, Saito H, Kobayashi H, Matsunaga W, Masuda S, Kato A, Ito H
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 58 ページ: 375-384
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw202
  • NAID: 120006382279
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide methylation profiles in primary intracranial germ cell tumors indicate a primordial germ cell origin for germinomas (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukushima S, Yamashita S, Kobayashi H, et al.; Intracranial Germ Cell Tumor Genome Analysis Consortium (The iGCTConsortium).
  • 雑誌名: Acta Neuropathologica 巻: 133 号: 3 ページ: 445-462
  • DOI: 10.1007/s00401-017-1673-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DNA Methylation Errors in Cloned Mouse Sperm by Germ Line Barrier Evasion (2016)
  • 著者名/発表者名: Koike T, Wakai T, Jincho Y, Sakashita A, Kobayashi H, Mizutani E, Wakayama S, Miura F, Ito T, Kono T
  • 雑誌名: Biol Reprod 巻: 94 号: 6 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1095/biolreprod.116.138677
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatiotemporal dynamics of OCT4 protein localization during preimplantation development in mice (2016)
  • 著者名/発表者名: Fukuda A, Mitani A, Miyashita T, Kobayashi H, Umezawa A, Akutsu H
  • 雑誌名: Reproduction 巻: 152 号: 5 ページ: 417-30
  • DOI: 10.1530/rep-16-0277
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Repetitive DNA methylome analysis by small-scale and single-cell shotgun bisulfite sequencing. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi H, Koike T, Sakashita A, Tanaka K, Kumamoto S, Kono T
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 21 号: 11 ページ: 1209-1222
  • DOI: 10.1111/gtc.12440
  • NAID: 130007024787
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DNA methylation and gene expression dynamics during spermatogonial stem cell differentiation in the early postnatal mouse testis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubo N, Toh H, Shirane K, Shirakawa T, Kobayashi H, Sato T, Sone H, Sato Y, Tomizawa S, Tsurusaki Y, Shibata H, Saitsu H, Suzuki Y, Matsumoto N, Suyama M, Kono T, Ohbo K, Sasaki H.
  • 雑誌名: BMC Genomics. 巻: 16 号: 1 ページ: 624-624
  • DOI: 10.1186/s12864-015-1833-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comprehensive DNA Methylation Analysis of Retrotransposons in Male Germ Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagamori I, Kobayashi H, Shiromoto Y, Nishimura T, Kuramochi-Miyagawa S, Kono T, Nakano T.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 12 号: 10 ページ: 1541-1547
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.07.060
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sunflower centromeres consist of a centromere-specific LINE and a chromosome-specific tandem repeat (2015)
  • 著者名/発表者名: Nagaki K, Tanaka K, Yamaji N, Kobayashi H, Murata M
  • 雑誌名: Frontiers in Plant Science 巻: 6 ページ: 12-12
  • DOI: 10.3389/fpls.2015.00912
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Sex Specification and Heterogeneity of Primordial Germ Cells in Mice. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakashita, A., Kawabata, Y., Jincho, Y., Tajima, S., Kumamoto, S., Kobayashi, H., Matsui, Y. and Kono, T.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10 号: 12 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0144836
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 内在性レトロトランスポゾンが哺乳動物卵子DNAメチロームの多様性を生み出す (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林久人、Brind’Amour J, Richard Albert J, 白根健次郎, 坂下陽彦, 神尾明日香, Karimi MM, Lefebvre L, 河野友宏, Lorincz MC
  • 学会等名: 第12回エピジェネティクス研究会
• [学会発表] ヒト・ラット，マウス卵子のDNAメチローム比較解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小林久人、Brind’Amour J, Richard Albert J, 白根健次郎, 坂下陽彦, 神尾明日香, Karimi MM, Lefebvre L, 河野友宏, Lorincz MC
  • 学会等名: 第111回日本繁殖生物学会大会
• [学会発表] マウスのゲノム包括的なアレル特異的DNAメチローム解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林久人
  • 学会等名: 第5回NGS現場の会
• [学会発表] DNA methylome analysis in mouse germ cells and early embryos (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林久人
  • 学会等名: Genomic Imprinting, Epigenetics and Physiological Functions
  • 発表場所: エーリチェ・シチリア州、イタリア
  • 年月日: 2016-10-02
  • 国際学会
• [学会発表] ゲノミックインプリンティング～全ゲノムバイサルファイトシーケンス解析から“目印”として働くDNAメチル化の本質を探る～ (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林久人
  • 学会等名: 第５回生命医薬情報学連合大会
  • 発表場所: 東京国際交流館プラザ平成、東京都江東区、日本
  • 年月日: 2016-09-29
  • 招待講演
• [学会発表] 小規模およびシングルセルショットガンバイサルファイトシーケンス解析による生殖細胞系列における反復配列特性の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林久人、小池佐、坂下陽彦、田中啓介、河野友宏
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会・BMB2015
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 次世代シーケンサーを利用した新しい農学研究分野の開拓 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林久人
  • 学会等名: 日本動物遺伝育種学会第16回大会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2015-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] 小規模およびシングルセルショットガンバイサルファイトシーケンス解析による生殖細胞系列における反復配列特性の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林久人、小池佐、坂下陽彦、田中啓介、河野友宏
  • 学会等名: 第108回 日本繁殖生物学会大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2015-09-16