内在性非コードRNAを考慮した機能性RNAによるエピゲノム改変最適化の試み

• 研究課題/領域番号: 22710181
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 明治大学
• 研究代表者: 大鐘 潤 明治大学, 農学部, 講師 (50313078)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2010年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 遺伝子発現制御 / 内在性非コードRNA / DNAメチル化 / エピゲノム改変 / 細胞分化 / 分化転換

研究概要

近年、内在性、外来など様々な機能性の非コード(nc) RNAが標的遺伝子のエピジェネティック制御に関与する事が報告され始めた。内在性ncRNAは細胞種特異的発現を示すものも多く、機能性ncRNAの細胞への導入によるエピジェネティック改変(発現制御)の効率化には、内在性ncRNAの標的遺伝子同定と発現状態との総合理解が必須である。昨年度の解析から、ES細胞でncRNA生成に関わる酵素の欠損により、DNAメチル化状態が変化する遺伝子を多数同定した。ES細胞の多能性維持に重要なSall4遺伝子は、プロモーター領域に長い一本鎖アンチセンスncRNA(ASncRNA)が存在し、このASncRNAによりDicer非依存的にDNAメチル化制御を受けることが判明した。そこで今年度は、Sall4遺伝子のプロモーター領域に存在するASncRNAに注目し、機能解析を行った。マウス繊維芽細胞では、Sall4はプロモーター領域が高メチル化で発現が見られないが、Sall4 ASncRNAを一過的に強制発現させることで、プロモーター領域の脱メチル化を誘導できた。一方、内在性Sall4 ASncRNAの機能を解析するために、ES細胞でASncRNAを標的とするshRNAを導入することでノックダウンしたところ、本来低メチル化のSall4プロモーターがメチル化され、Sall4遺伝子の発現も減少し、ES細胞の自己再生にも影響を与えることが確認された。本研究により、内在性Sall4 ASncRNAは、オーバーラップする標的領域の低メチル化状態を維持し、遺伝子の活性化に重要であることが示された。また、卵特異的ヒストンや環境中に残存する化学物質とエピジェネティクス制御についてもSall4遺伝子を中心に明らかにした。本研究により、ncRNAによりDNAメチル化状態が維持される遺伝子を多数同定できたことから、今後は内在性ncRNAの強制発現やノックダウンにより標的遺伝子のDNAメチル化状態の改変(エピゲノム改変)を基盤として、有用細胞や病態モデル動物を作製するための新技術の確立につながると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Epigenetic assessment of environmental chemicals detected in maternal peripheral and cord blood samples (2011)
  • 著者名/発表者名: Arai Y, Ohgane J, Yagi S, Ito R, Iwasaki Y, Saito K, Akutsu K, Takatori S, Ishii R, Hayashi R, Izumi S, Sugino N, Kondo F, Horie M, Nakazawa H, Makino T, Shiota K
  • 雑誌名: J Reprod Dev 巻: 57 ページ: 507-517
  • NAID: 10029593320
• [雑誌論文] Enrichment of short interspersed transposable elements to embryonic stem cell-specific hypomethylated gene regions (2010)
  • 著者名/発表者名: Muramoto H, Yagi S, Hirabayashi K, Sato S, Ohgane J, Tanaka S, Shiota K
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 15 ページ: 855-865
• [雑誌論文] Genome-wide DNA methylation profile of tissue-dependent and differentially methylated regions(T-DMRs) residing in mouse pluripotent stem cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato S, Yagi S, Arai Y, Hirabayashi K, Hattori N, Iwatani M, Okita K, Ohgane J, Tanaka S, Wakayama T, Yamanaka S, Shiota K
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 15 ページ: 607-618
• [雑誌論文] Genome-wide DNA methylation profile of tissue-dependent and differentially methylated regions (T-DMRs) residing in mouse pluripotent stem cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Sato S, Ohgane, J, et al
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 15 ページ: 607-618
  • 査読あり
• [学会発表] ヘテロクロマチン形成を指標とした環境・人体に残存する低レベル化学物質のエピ変異原性評価に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 大鐘潤、新井良和、塩田邦郎
  • 学会等名: 第6回環境エピゲノミクス研究会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-11-20
• [学会発表] GSK3がマウスES細胞のヘテロクロマチン構造に与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下翠、新井良和、伊藤修平、大鐘潤、広沢-高森瑞子、田中智、八木慎太郎、塩田邦郎
  • 学会等名: 第104回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2011-09-16
• [学会発表] 卵特異的ヒストンH1fooはDNAメチル化プロフィール形成に関与する (2011)
  • 著者名/発表者名: 早川晃司、大鐘潤、田中智、塩田邦郎、八木慎太郎
  • 学会等名: 第104回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] Epigenetic regulation of the Sall genes in embryonic and trophoblast stem cells and involvement of non-coding RNA (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohgane J, Kumagai K, Takamatsu T, Yagi S, Tanaka S, Shiota K
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] Enrichment of short interspersed transposable elements(SINEs) in hypomethylated genic regions in embryonic stem cells (2010)
  • 著者名/発表者名: Muramoto H, Yagi S, Hirabayashi K, Sato S, Ohgane J, Tanaka S, Shiota K
  • 学会等名: Experimental Biology
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] Epigenetic regulation of the Sall genes in embryonic and trophoblast stem cells and involvement of non-coding RNA (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohgane J, et al
  • 学会等名: Experimental Biology 2010
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
  • 年月日: 2010-04-26
• [備考]
  • URL: http://rwdb2.mind.meiji.ac.jp/Profiles/32/0003193/profile.html
• [備考]
  • URL: http://rwdb2.mind.meiji.ac.jp/Profiles/32/0003193/profile.html
• [備考]
  • URL: http://rwdb2.mind.meiji.ac.jp/Profiles/32/0003193/proffle.html