DNAメチル化の生理機能と異常症の分子遺伝学

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13307067
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 佐々木 裕之 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 教授 (30183825)
• 研究分担者: 中尾 光善 熊本大学, 発生医学研究センター, 教授 (00217663) ; 佐渡 敬 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 助手 (70321601)
• キーワード: DNAメチル化 / DNAメチル化酵素 / メチル化CpG結合蛋白質 / ICF症候群 / レット症候群

研究概要

DNA中のCpGのメチル化はエピジェネティックなゲノム調節機構の中核であり、その異常は先天疾患やがんを起こす。本課題では、DNAメチル化酵素とメチル化CpG結合蛋白質に的を絞り、その作用機序と病気との関係の解明を目指した。最終年度である本年度の成果は以下の通り。1.DNAメチル化酵素DNMT3A,DNMT3Bの生殖細胞特異的ノックアウトマウスを解析し、それらが不妊であること、配偶子形成過程で起こるメチル化がゲノムインプリンティングに必須であること、このメチル化はDNMT3Aが行うことを示した(投稿中)。2.抗体を用い、マウス生殖腺・初期胚におけるDNAメチル化酵素の発現変化を調べ、上記1の結果と矛盾しないことを示した。3.DNMT3B異常症として知られるICF症候群で、この遺伝子に変異のない散発例を見つけ、分子的に解析した結果を報告した。つまり、この疾患の多様性と、セントロメア近傍のサテライトDNAのメチル化に複数の因子が必要なことを示した。レット症候群の原因遺伝子であるMeCP2のメチル化DNA結合ドメイン内の変異を詳細に検討し、転写抑制能とクロマチン形成が損われることを報告した。4.メチル化CpG結合蛋白質MBD1による遺伝子発現調節とクロマチン形成の機序として、1)転写メディエーターMCAF/AMとヒストンメチル化酵素SETDB1/ESETの複合体を介する経路と、2)ヒストンのメチル化酵素Suv39・脱アセチル化酵素HDAC1/2、ヘテロクロマチン蛋白質HP1と協調する経路があることを報告した。5.MBD1が塩基除去修復酵素(メチル化プリンDNAグリコシラーゼ)と共にDNA修復反応を促すことを報告した。以上、前年度までの成果と合わせ、メチル化の確立機序と、メチル化により遺伝子を調節する機序、.および疾患の発生機序について新たな発見があり、全容解明へ大きな進展があった。

研究成果

• [文献書誌] Ishida, C.: "Genomic organization and promoter analysis of the Dnmt3b gene."Gene. 310. 151-159 (2003)
• [文献書誌] Hata, K.: "Genomic imprinting : mechanisms, significance and evolution."J.Mamm.Ova Res.. 20. 64-68 (2003)
• [文献書誌] Sado, T.: "De novo DNA methylation is dispensable for the initiation and propagation of X chromosome inactivation."Development. 131. 957-982 (2004)
• [文献書誌] Kubota, T.: "ICF syndrome in a girl with DNA hypomethylation but without detectable DNMT3B mutation."Am.J.Med.Genet.. in press.
• [文献書誌] Watanabe, S.: "Methylated DNA-binding domain 1 and methylpurine-DNA glycosylase links transcriptional repression and DNA repair in chromatin"Proc.Natl.Acad.Sci.USA.. 100. 12859-12864 (2003)
• [文献書誌] Fujita, N.: "MCAF mediates MBD1-dependent transcriptional repression"Mol.Cell.Biol.. 23. 2834-2843 (2003)
• [文献書誌] Fujita, N.: "Methyl-CpG binding domain 1 (MBD1) interacts with Suv39h1-HP1 heterochromatic complex for DNA methylation-based transcriptional repression"J.Biol.Chem.. 278. 24132-24138 (2003)
• [文献書誌] Matsuzaki, K.: "PML-nuclear bodies are involved in cellular serum response"Genes Cells. 8. 275-286 (2003)
• [文献書誌] Matsuzaki, K.: "Serum response factor is modulated by the SUMO-1 conjugation system"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 306. 32-38 (2003)
• [文献書誌] Kudo, S.: "Heterogeneity in residual function of MeCP2 carrying missense mutations in the methyl-CpG-binding domain"J.Med.Genet.. 40. 487-493 (2003)