配偶子形成とゲノム刷込みのエピゲノム制御機構

2012 年度 研究成果報告書

• 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: 20062010
• 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: 九州大学 (2010-2012); 国立遺伝学研究所 (2008-2009)
• 研究代表者: 佐々木 裕之 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (30183825)
• 研究分担者: 秦 健一郎 国立成育医療センター研究所, 周産期病態研究部, 部長 (60360335)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 発生・分化 / 発現制御 / 生殖細胞 / エピゲノム / ゲノム刷込み

研究概要

生殖細胞の発生・分化過程ではゲノム刷込みなど多様なエピゲノム修飾の変化が生じ、減数分裂の進行や受精後の胚発生能に大きな影響を与える。本研究では、マウス卵子に内在性siRNAが存在し転移因子や遺伝子の発現を制御すること、雄性生殖細胞のpiRNA合成にMitoPLDと呼ばれるホスホリパーゼ/ヌクレアーゼが必要であること、piRNAが転移因子や特定のインプリント遺伝子のDNAメチル化に関わることを示し、piRNAがメチル化を誘導する機構のモデルを提唱した。また、個々の細胞で特定の配列のメチル化状態を可視化する技術を開発した。

研究成果

• [雑誌論文] Mouse oocyte methylomes at base resolution reveal genome-wide accumulation of non-CpG methylation and role of DNA methyltransferases (2013)
  • 著者名/発表者名: Shirane, K., Toh, H., Kobayashi, H., Miura, F., Chiba, H., Ito, T., Kono, T. & Sasaki, H
  • 雑誌名: PLoS Genet 巻: 9 ページ: e1003439
  • DOI: doi:10.1371/journal.pgen.1003439
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted gene silencing in mouse germ cells by insertion of a homologous DNA into a piRNA generating locus (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, Y., Watanabe, T., Hoki, Y., Shirane, K., Li, Y., Ichiyanagi, K., Kuramochi-Miyagawa, S., Toyoda, A., Fujiyama, A., Oginuma, M., Suzuki, H., Sado, T., Nakano, T. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Genome Res 巻: 23 ページ: 292-299
  • DOI: doi:10.1101/gr.137224.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation and loss of asymmetric non-CpG methylation during male germ-cell development. Nucl (2013)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi, T., Ichiyanagi, K., Miyake, M. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Acids Res 巻: 41 ページ: 738-745
  • DOI: doi:10.1093/nar/gks1117
  • 査読あり
• [雑誌論文] An atomic model of ZFP57 recognition of CpG methylation within a specific DNA sequence (2012)
  • 著者名/発表者名: Liu, Y., Toh, H., Sasaki, H., Zhang, X. & Cheng, X
  • 雑誌名: Genes Dev 巻: 26 ページ: 2374-2379
  • DOI: doi:10.1101/gad.202200.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sequences in the H19 ICR that are transcribed as small RNA in oocytes are dispensable for methylation imprinting in YAC transgenic mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, T., Matsuzaki, H., Tomizawa, S., Okamura, E., Ichiyanagi, T., Fukamizu, A., Sasaki, H. & Tanimoto, K
  • 雑誌名: Gene 巻: 508 ページ: 26-34
  • DOI: doi:10.1016/j.gene.2012.07.062
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic imprinting and its relevance to congenital disease, infertility, molar pregnancy and induced pluripotent stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomizawa, S. & Sasaki, H
  • 雑誌名: J. Hum. Genet 巻: 57 ページ: 84-91
  • DOI: doi:10.1038/jhg.2011.151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Active role of small non-coding RNAs derived from SINE/B1 retrotransposon during early mouse development (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, Y., Totoki, Y., Toyoda, A., Watanabe, T., Yamamoto, Y., Tokunaga, K., Sakaki, Y., Sasaki, H. & Hohjoh, H
  • 雑誌名: Mol. Biol. Rep 巻: 39 ページ: 903-909
  • DOI: doi:10.1007/s11033-011-0815-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Re-investigation and RNA sequencing-based identification of genes with placenta-specific imprinted expression (2012)
  • 著者名/発表者名: Okae, H., Hiura, H., Miyauchi, N., Abe, C., Nishida, Y., Funayama, R., Tanaka, S., Chiba, H., Yaegashi, N., Nakayama, K., Sasaki, H. & Arima, T
  • 雑誌名: Hum. Mol. Genet 巻: 21 ページ: 548-558
  • DOI: doi:10.1093/hmg/ddr488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Locus- and domain-dependent control of DNA methylation at mouse B1 retrotransposons during male germ cell development (2011)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi, T., Fukuda, K., Kitayama, J., Yamamoto, Y., Kuramochi-Miyagawa, S., Nakano, T., Yabuta, Y., Seki, Y., Saitou, M., & Sasaki, H
  • 雑誌名: Genome Res 巻: 21 ページ: 2058-2066
  • DOI: doi:10.1101/gr.123679.111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role for piRNAs and non-coding RNA in de novo DNA methylation of the imprinted mouse Rasgrf1 locus (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, T., Tomizawa, S., Mitsuya, K., Totoki, Y., Yamamoto, Y., Kuramochi-Miyagawa, S., Iida, N., Hoki, Y., Murphy, P.J., Toyoda, A., Gotoh, K., Hiura, H., Arima, T., Fujiyama, A., Sado, T., Shibata, T., Nakano, T., Lin, H., Ichiyanagi, K., Soloway, P.D. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Science 巻: 332 ページ: 848-52
  • DOI: doi:10.1126/science.1203919
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic imprinting in mammals: its life cycle, molecular mechanisms and reprogramming (2011)
  • 著者名/発表者名: Li, Y. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Cell Res 巻: 21 ページ: 466-473
  • DOI: doi:10.1038/cr.2011.15
  • 査読あり
• [雑誌論文] MitoPLD is a mitochondrial protein essential for nuage formation and piRNA biogenesis in the mouse germline (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, T., Chuma, S. Yamamoto, Y., Kuramochi-Miyagawa, S., Totoki, Y., Toyoda, A., Hoki, Y., Fujiyama, A., Shibata, T., Sado, T., Noce, T., Nakano, T., Nakatsuji, N., Lin, H. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Dev. Cell 巻: 20 ページ: 364-375
  • DOI: doi:10.1016/j.devcel.2011.01.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic stage-specific changes of imprinted differentially methylated regions during early mammalian development and prevalence of non-CpG methylation in oocytes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomizawa, S., Kobayashi, H., Watanabe, T., Andrews, S., Hata, K., Kelsey, G. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Development 巻: 138 ページ: 811-820
  • DOI: doi:10.1242/dev.061416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targets and dynamics of promoter DNA methylation during early mouse development (2010)
  • 著者名/発表者名: Borgel, J., Guibert, S., Li, Y., Chiba, H., Schuebeler, D., Sasaki, H., Forne, T. & Weber, M
  • 雑誌名: Nat. Genet 巻: 42 ページ: 1093-1100
  • DOI: doi:10.1038/ng.708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small RNA class transition from siRNA/piRNA to miRNA during pre-implantation mouse development. Nucl (2010)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, Y., Totoki, Y., Toyoda, A., Watanabe, T., Yamamoto, Y., Tokunaga, K., Sakaki, Y., Sasaki, H. & Hohjoh, H
  • 雑誌名: Acids Res 巻: 38 ページ: 5141-5151
  • DOI: doi:10.1093/nar/gkq229
  • 査読あり
• [雑誌論文] region within the Gpr1-Zdbf2 imprinted domain on mouse chromosome 1 identified by meDIP-on-chip (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiura, H., Sugawara, A., Ogawa, H., John, R., Miyauchi, N., Miyanari, Y., Horiike, T., Li, Y., Yaegashi, N., Sasaki, H., Kono, T. & Arima, T
  • 雑誌名: Nucl. Acids Res 巻: 38 ページ: 4929-4945
  • DOI: doi:10.1093/nar/gkq200
  • 査読あり
• [雑誌論文] MVH in piRNA processing and gene silencing of retrotransposons (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuramochi-Miyagawa, S., Watanabe, T., Gotoh, K., Takamatsu, K., Chuma, S., Kojima-Kita, K., Shiromoto, Y., Asada, N., Kimura, T., Nakatsuji, N., Noce, T., Sasaki, H. & Nakano, T
  • 雑誌名: Genes Dev 巻: 24 ページ: 887-892
  • DOI: doi:10.1101/gad.1902110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic evidence for Dnmt3a-dependent imprinting during oocyte growth obtained by conditional knockout with Zp3-Cre and complete exclusion of Dnmt3b by chimera formation (2010)
  • 著者名/発表者名: Kaneda, M., Hirawasa, R., Chiba, H., Okano, M., Li, E. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 15 ページ: 169-179
  • DOI: doi:10.1111/j.1365-2443.2009.01374
  • 査読あり
• [雑誌論文] The TDRD9-MIWI2 complex is essential for piRNA-mediated retrotransposon silencing in the mouse male germline (2009)
  • 著者名/発表者名: Shoji, M., Tanaka, T., Hosokawa, M., Reuter, M., Stark, A., Kato, Y., Kondoh, G., Okawa, K., Chujo, T., Suzuki, T., Hata, K., Martin, S.L., Noce, T., Kuramochi-Miyagawa, S., Nakano, T., Sasaki, H., Pillai, R.S., Nakatsuji, N. & Chuma, S
  • 雑誌名: Dev. Cell 巻: 17 ページ: 775-787
  • DOI: doi:10.1016/j.devcel.2009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conditional knockdown of Nanog induces apoptotic cell death in mouse migrating primordial germ cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Sasaki, H., Nakatsuji, N., Saitou, M. & Tada, T
  • 雑誌名: Development 巻: 136 ページ: 4011-4020
  • DOI: doi:10.1242/dev.041160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Abnormal DNA methyltransferase expression in mouse germline stem cells results in spermatogenesis defects (2009)
  • 著者名/発表者名: Takashima, S., Takehashi, M., Lee, J., Chuma, S. Okano, M., Hata, K. Suetake, I., Nakatsuji, N., Miyoshi, H., Tajima, S., Tanaka, Y., Toyokuni, S., Sasaki, H., Kanatsu-Shinohara, M. & Shinohara, T
  • 雑誌名: Biol. Reprod 巻: 81 ページ: 155-164
  • DOI: doi:10.1095/biolreprod.108.074708
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of the mouse paternally expressed imprinted gene Zdbf2 on chromosome 1 and its imprinted human homolog ZDBF2 on chromosome 2 (2009)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, H., Yamada, K., Morita, S., Hiura, H., Fukuda, A., Kagami, M., Ogata, T., Hata, K., Sotomaru, Y. & Kono, T
  • 雑誌名: Genomics 巻: 93 ページ: 461-72
  • DOI: doi:10.1016/j.ygeno.2008.12.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Histone methylation is mechanistically linked to DNA methylation at imprinting control regions in mammals (2009)
  • 著者名/発表者名: Henckel, A., Nakabayashi, K., Sanz, LA., Feil, R., Hata, K. & Arnaud, P
  • 雑誌名: Hum Mol Genet 巻: 18 ページ: 3375-83
  • DOI: doi:10.1093/hmg/ddp277
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic transition of Dnmt3b expression in mouse pre- and early post-implantation embryos (2009)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, R. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Gene Expr. Patt 巻: 9 ページ: 27-30
  • DOI: doi:10.1016/j.gep.2008.09.002
  • 査読あり
• [雑誌論文] De novo DNA methylation independent establishment of maternal imprint on X chromosome in mouse oocytes (2008)
  • 著者名/発表者名: Chiba, H., Hirasawa, R., Kaneda, M., Amakawa, Y., Li, E., Sado, T. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Genesis 巻: 46 ページ: 768-774
  • DOI: doi:10.1002/dvg.20496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Maternal and zygotic Dnmt1 are necessary and sufficient for the maintenance of DNA methylation imprints during preimplantation development (2008)
  • 著者名/発表者名: Hirasawa, R., Chiba, H., Kaneda, M., Tajima, S., Li, E., Jaenisch, R. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Genes Dev 巻: 22 ページ: 1607-1616
  • DOI: doi:10.1101/gad.1667008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endogenous siRNAs from naturally formed dsRNAs regulate transcripts in mouse oocytes (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, T., Totoki, Y., Toyoda, A., Kaneda, M., Kuramochi-Miyagawa, S., Obata, Y., Chiba, H., Kohara, Y., Kono, T., Nakano, T., Surani, M.A., Sakaki, Y. & Sasaki, H
  • 雑誌名: Nature 巻: 453 ページ: 539-543
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA methylation of retrotransposon genes is regulated by Piwi family members MILI and MIWI2 in murine fetal testes (2008)
  • 著者名/発表者名: Kuramochi-Miyagawa, S., Watanabe, T., Gotoh, K., Totoki, Y., Toyoda, A., Ikawa, M., Asada, N., Kojima, K., Yamaguchi, Y., Ijiri, T., Hata, K., Li, E., Matsuda, Y., Kimura, T., Okabe, M., Sakaki, Y., Sasaki, H. & Nakano, T
  • 雑誌名: Genes Dev 巻: 22 ページ: 908-917
  • DOI: doi:10.1101/gad.1640708
  • 査読あり
• [学会発表] Mammalian germline small RNAs and epigenetic programming. Gordon Research Conference (Epigenetics) (2011)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, H
  • 学会等名: Easton
  • 発表場所: MA, USA
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] Imprinting, DNA methylation and small RNA in germ cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, H
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory/Wellcome Trust Joint Conference "Mouse Genetics & Genomics: Development & Disease"
  • 発表場所: Hinxton, UK
  • 年月日: 20090903-06
• [学会発表] Genomic imprinting, DNA methylation and small RNAs in mammalian germ cells (2009)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, H.
  • 学会等名: Gordon Research Conference "Epigenetics- The Role of the Environment and Epigenetic Mechanisms in Bahavior, Health, and Disease", Holderness
  • 発表場所: NH, USA
  • 年月日: 20090809-14
• [図書] 卵子学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐々木裕之
  • 総ページ数: 103-109
  • 出版者: 京都大学学術出版会
• [図書] 4章.ゲノムの高度活用戦術-エピジェネティクス.現代生物科学入門1ゲノム科学の基礎 (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐々木裕之
  • 総ページ数: 153-200
  • 出版者: 岩波書店
• [図書] Genomic imprinting and X chromosome inactivation in germ cell development. Genetic and Epinenetic Control of Mammalian Germ Cell Development and Function (ed. Nozaki, M) (2009)
  • 著者名/発表者名: Kaneda, M. & Sasaki, H.
  • 総ページ数: 37-56
  • 出版者: Research Signopost
• [備考]
  • URL: http://www.bioreg.kyushu-u.ac.jp/labo/epigenome/index.html