初期発生における能動的DNA脱メチル化の制御機構の解明

• 研究領域: 生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク
• 研究課題/領域番号: 23013016
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 長浜バイオ大学
• 研究代表者: 中村 肇伸 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 講師 (80403202)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 6,200千円 (直接経費: 6,200千円); 2012年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2011年度: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
• キーワード: 能動的DNA脱メチル化 / クロマチン

研究概要

最近、我々を含む複数のグループにより、Tet3による5-メチルシトシン(5-methylcytosine;5mC)から5-ヒドロキシメチルシトシン(5-hydroxylmethylcytosine;5hmC)への変換が能動的DNA脱メチル化に関与することが明らかにされた。しかし、能動的DNA脱メチル化には、5hmCを介さない経路が存在することが示唆されている。そこで、本研究では、Tet3依存の能動的DNA脱メチル化経路に加えて、Tet3に依存しない能動的DNA脱メチル化経路について、DNA脱アミノ化の関与を中心に検討した。
5hmC非依存性能動的DNA脱メチル化としては、AIDによるDNA脱アミノ化の関与が考えられる。そこで、まずAIDタンパク質の受精卵における細胞内局在を免疫染色により調べた。その結果、AIDは受精卵において大部分が細胞質に、一部が核に局在することが明らかとなった。次に、AID KO受精卵において5mCおよび5hmC状態を免疫染色法により検討した。その結果、AIDKOのメスから得られた受精卵においても野生型と同様に雌性ゲノムに5mC、雄性ゲノムに5hmCが認められることが明らかとなった。このことから、AIDは少なくとも受精後に生じるゲノムワイドな能動的DNA脱メチル化に関与しないことが示された。

研究成果

• [雑誌論文] GPAT2, a Mitochondrial Outer Membrane Protein in piRNA Biogenesis in Germline Stem Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiromoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, Daiba A, Chuma S, Katanaya A, Nishimura K, Ohtaka M, Nakanishi M, Nakamura T, Yoshinaga K, Asada N, Nakamura S, Yasunaga T, Kojima-Kita K, Itou D, Kimura T, Nakano T
  • 雑誌名: RNA 巻: 19 号: 6 ページ: 803-810
  • DOI: 10.1261/rna.038521.113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Dppa3 on DNA methylation dynamics during primordial germ cell development (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakashima H, Kimura T, Kaga Y. Nakatani T, Seki Y, Nakamura T, Nakano T
  • 雑誌名: Biol Rep 巻: 88 号: 5 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1095/biolreprod.112.105932
  • 査読あり
• [雑誌論文] PGC7 binds histone H3K9me2 to protect against conversion of 5MeC to 5HmC in early embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T., Liu, Y.U., Nakashima, H., Umehara, H., Inoue, K., Matoba, S., Tachibana, M., Ogura, A., Shinkai, Y., Nakano, T
  • 雑誌名: Nature 巻: 486 号: 7403 ページ: 415-419
  • DOI: 10.1038/nature11093
  • 査読あり
• [雑誌論文] 母性因子PGC7はヒストンH3の9番目のリジン残基のジメチル化との結合を介し受精卵における5-メチルシトシンから5-ヒドロキシルメチルシトシンへの変換を阻害する (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸、仲野徹
  • 雑誌名: ライフサイエンス新着論文レビュー 巻: 5093
• [雑誌論文] PGC7はヒストンH3K9me2との結合を介して受精卵における5mCから5hmCへの変換を阻害する (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 31 ページ: 1038-1039
• [雑誌論文] Essential role of DPPA3 for chromatin condensation in mouse oocytogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Liu YJ, Nakamura T, Nakano T
  • 雑誌名: Biol Rep 巻: 86 号: 2 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1095/biolreprod.111.095018
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNAi-mediated knockdown of Xist can rescue the impaired postimplantation development of cloned mouse embryos (2011)
  • 著者名/発表者名: Matoba S, et al
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 108 号: 51 ページ: 20621-20626
  • DOI: 10.1073/pnas.1112664108
  • 査読あり
• [学会発表] Expression and purification for protein crystallography of a DNA methylation regulatory protein (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Imadome G, Nakano T, Nakamura T, Yamagata Y
  • 学会等名: International Symposium on Target recognition and expression mechanism of intrinsically disordered protein
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] メチル化制御因子PGC7の機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸
  • 学会等名: 第28回配偶子制御セミナー
  • 発表場所: 横浜(招待講演)
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] Global DNA hypomethylation and transformation (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshinobu Nakamura, Soichiro Funaki, Toru Nakano
  • 学会等名: The 15th US-Japan Cellular and Gene Therapy Conference on Epigenetics in Cancer
  • 発表場所: 米国、メリーランド(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-23
• [学会発表] 受精卵における能動的DNA脱メチル化の制御機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸
  • 学会等名: 第6回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
• [学会発表] 5-methylcytosine hydroxylase TET3-mediated acquisition of astrocytic competence of midgestational neural stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Bizen N, Kagawa T, Nakamura T, Nakano T, Taga T
  • 学会等名: 10th Stem Cell Research Symposium
  • 発表場所: 淡路
• [学会発表] 5-methylcytosine hydroxylase TET3-mediated acquisition of astrocytic competence of midgestational neural stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Taga T, Kagawa T, Bizen N, Yamaguchi Y, Kokubu Y, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Inazawa J, Nakamura T, Nakano T
  • 学会等名: ISSCR 10 th Annual Meeting
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] DNA/ヒストンのメチル化制御による中枢神経系の発生制御:分子機構からヒト精神運動異常様行動を示す遺伝子変異モデルマウスまで (2012)
  • 著者名/発表者名: 田賀哲也、鹿川哲史、備前典久、山口雄平、国分康博、服部聡子、高雄啓三、宮川剛、稲澤譲治、中村肇伸、仲野徹
  • 学会等名: 第33回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] 受精卵における能動的DNA脱メチル化の制御機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸
  • 学会等名: 生殖サイクル若手勉強会2012
  • 発表場所: 仙台(招待講演)
• [学会発表] PGC7/Stella binds to histone H3K9me2 to protect against conversion of 5mC to 5hmC in early embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Nakano T
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting EPIGENETICS & CHROMATIN
  • 発表場所: 米国
• [学会発表] Regulation of mouse brain development by DNA and histone methylation : From molecular basis to cognitive, behavioral, and motor abnormalities in gene-manipulated model mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Taga T, Kagawa T, Bizen N, Yamaguchi Y, Kokubu Y, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Inazawa J, Nakamura T, Nakano T
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscienee Society, Symposium on Epigenetics and neuropsychiatric disorders
  • 発表場所: 米国
• [学会発表] 受精卵における能動的メチル化消去の制御機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸
  • 学会等名: 特定領域研究「生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク」第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都(招待講演)
• [学会発表] ゲノムワイドなDNA低メチル化と発癌との関連 (2012)
  • 著者名/発表者名: 舟木壮一郎、中村肇伸、中島啓行、奥村明之進、仲野徹
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Relationship between DNA modification and histone modification in early embryos (2011)
  • 著者名/発表者名: Toru Nakano, Toshinobu Nakamura
  • 学会等名: The 34th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: 横浜(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 受精卵における5MeCから5HmCへの変換制御機構の解明 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸、Mark Wossidlo、立花誠、眞貝洋一、Jorn Walter、仲野徹
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費補助金特定領域研究「生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク」第4回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] Reciprocal regulation of DNA methylation and hydroxymethylation in early embryos by histone modification (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshinobu Nakamura, Mark Wossidlo, Makoto Tachibana, Yoichi Shinkai, Jorn Walter, Toru Nakano
  • 学会等名: The 84th Annual Meeting of the Japanese Biochemical Society
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 受精卵における5-メチルシトシンから5-ヒドロキシメチルシトシンへの変換 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸
  • 学会等名: 生殖サイクル若手勉強会2011
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-07-13
• [学会発表] 受精卵における5-メチルシトシンから5-ヒドロキシメチルシトシンへの変換 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸、Mark Wossidlo、立花誠、眞貝洋一、Jom Walter、仲野徹
  • 学会等名: 第5回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2011-05-21
• [備考]
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/guide/kyoin/detail/post-6.html
• [備考]
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/news/news/2012/05/post_185.html
• [備考]
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/news/news/2012/06/post_190.html
• [備考]
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/guide/kyoin/detail/post-6.html