生殖細胞形成過程におけるレトロトランスポゾン制御ネットワークの解明

• 研究課題/領域番号: 16H04817
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 一柳 健司 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (70401560)
• 研究協力者: 井上 晃太 ; 下須賀 健一 ; 杉本 大空 ; 福田 渓 ; グリンカ マイケル ; 川瀬 雅貴 ; 一柳 朋子 ; 佐々木 裕之
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2018年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: レトロトランスポゾン / エピジェネティクス / 哺乳類 / 生殖細胞 / DNAメチル化 / piRNA

研究成果の概要

マウス生殖細胞でのレトロトランスポゾン制御機構を理解するため、野生型マウス、Dnmt3L KOマウス、Pld6 KOマウスの前駆精原細胞、精原細胞、精母細胞を回収し、strand-specific mRNA-seqによってレトロトランスポゾンの発現量を網羅的に調べた。その結果、マウス生殖細胞でのレトロトランスポゾン制御は、発生に伴ってpiRNA依存型からDNA依存型に徐々に変化することが明らかとなった。さらに、ChIP-seqを用いて精原細胞でヒストン修飾状態を調べたところ、DNAメチル化低下に伴って、H3K9me3が減少、H3K4me3が上昇していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって、レトロトランスポゾン制御機構はある時点で転換するというよりは、徐々に変化していくことが明らかになった。したがって、レトロトランスポゾンを取り巻くクロマチン状況も徐々に経時的に変化していくものと思われる。今後は、そのクロマチン修飾の経時変化をとらえる必要がある。さらに、本研究からはもう一つ重要な発見が得られた。それは、DNAメチル化によってヒストン修飾が影響を受けうるということである。ヒストンのメチル化がDNAのメチル化に影響を与える例は多くても、その逆は報告がなく、新しいエピジェネティック制御の相互作用のあり方である。

研究成果

• [雑誌論文] TE studies in Japan: the fourth Japanese meeting on host?transposon interactions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi Kenji、Saito Kuniaki
  • 雑誌名: Mobile DNA 巻: 10 号: 1 ページ: 11-11
  • DOI: 10.1186/s13100-019-0154-7
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Combined loss of JMJD1A and JMJD1B reveals critical roles for H3K9 demethylation in the maintenance of embryonic stem cells and early embryogenesis. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kuroki, S., Nakai, Y., Maeda, R., Okashita, N., Akiyoshi, M., Yamaguchi, Y., Kitano, S., Miyachi, H., Nakato, R., Ichiyanagi, K., Shirahige, K., Kimura, H., Shinkai, Y., and Tachibana, M.
  • 雑誌名: Stem Cell Rep. 巻: 10 号: 4 ページ: 1340-1354
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2018.02.002
  • NAID: 120006463740
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Association of zygotic piRNAs derived from paternal P elements with hybrid dysgenesis in Drosophila melanogaster (2018)
  • 著者名/発表者名: Wakisaka Keiko Tsuji、Ichiyanagi Kenji、Ohno Seiko、Itoh Masanobu
  • 雑誌名: Mobile DNA 巻: 9 号: 1 ページ: 7-7
  • DOI: 10.1186/s13100-018-0110-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Switching of dominant retrotransposon silencing strategies from posttranscriptional to transcriptional mechanisms during male germ-cell development in mice. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Ichiyanagi K, Fukuda K, Glinka M, Sasaki H.
  • 雑誌名: PLoS Genet 巻: 13 号: 7 ページ: e1006926-e1006926
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006926
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Locus-specific hypomethylation of the mouse IAP retrotransposon is associated with transcription factor-binding sites. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimosuga K, Fukuda K, Sasaki H, Ichiyanagi K.
  • 雑誌名: Mobile DNA 巻: 8 号: 1 ページ: 20-20
  • DOI: 10.1186/s13100-017-0105-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TE studies in Japan: The third Japanese meeting on host-transposon interactions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi K
  • 雑誌名: Mobile DNA 巻: 7 号: 1 ページ: 26-26
  • DOI: 10.1186/s13100-016-0082-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 霊長類のエピゲノム進化におけるシス制御配列やトランスポゾン配列の役割 (2018)
  • 著者名/発表者名: 一柳 健司
  • 学会等名: 日本霊長類学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] マウス精子におけるIAPレトロトランスポゾンのローカス特異的な低メチル化は転写因子結合部位と関連する (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ichiyanagi
  • 学会等名: 日本分子生物学会ワークショップ
• [学会発表] Epigenetic regulation of retrotransposons in mouse male germ cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ichiyanagi
  • 学会等名: Korean Society of Molecular and Cellular Biology Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolution of the sperm methylome of primates is associated with retrotransposon insertions and genome instability (2017)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi K
  • 学会等名: The 2nd Japan-Korea International Symposium for Transposable Elements
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Comprehensive DNA methylation analysis reveals subfamily-specific hypomethylartion of the mouse IAP retrotransposon and its association with transcription factor-binding sites (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimosuga K and Ichiyanagi K
  • 学会等名: 第89回日本遺伝学会年会
• [学会発表] PTGSからTGSへ： マウス雄性生殖細胞形成過程における エピジェティックなレトロトランスポゾン制御機構の転換 (2016)
  • 著者名/発表者名: 一柳 健司、井上 晃太、福田 渓、 グリンカ マイケル、佐々木 裕之
  • 学会等名: 第８８回日本遺伝学会年会
  • 発表場所: 静岡県三島市
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://nuagr2.agr.nagoya-u.ac.jp/~ged/index.html