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本研究では、霊長類進化の過程におけるエピゲノムの変化とその形成基盤を明らかにするため、ヒトとチンパンジーおよび、その他の霊長類のDNAメチル化比較を行った。申請者はこれまでマイクロアレイを用いたDNAメチル化解析を行っていたが、当該年度は、よりゲノム網羅的にDNAメチル化を比較するため、全ゲノムバイサルファイトシークエンシング(WGBS)の解析を行った。WGBSのデータは公表されているヒトとチンパンジーの精子、前頭皮質、好中球、B細胞のWGBSデータを利用した。ゲノム配列比較とエピゲノム比較を組み合わせて解析することにより、種間のエピゲノム多様性には、CTCFなどの転写因子結合部位の種間多様性やトランスポゾンの種特異的挿入が寄与することを明らかにした。
精子は体細胞に比べ種間のメチル化変化が大きかったので、より詳細に精子のエピゲノム進化を明らかにするため、ヒトとチンパンジーに加えニホンザルの精子のDNAメチル化をWGBSにより決定した。これら3種間比較の結果、ヒトの精子においてだけ見られる、広い領域に渡る(>20kb)低メチル化ドメインが多数同定された。このようなヒト特異的低メチル化ドメインはヒト集団内におけるゲノムのコピー数多型などのゲノム構造変化とよく関連しており、ゲノム進化との関連も示唆された。以上の結果より、ゲノム進化とエピゲノム進化の相互作用の一端を明らかにできた。
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