メチローム解析による試験管内始原生殖細胞誘導過程における遺伝子発現制御機構の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14J04310
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 白根 健次郎 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• キーワード: DNAメチル化 / エピゲノム / 始原生殖細胞 / 多能性幹細胞 / リプログラミング / 次世代シークエンサー

研究実績の概要

本研究は胚性幹細胞から誘導された始原生殖細胞様細胞をモデルとし、始原生殖細胞形成過程のDNAメチル化制御とその遺伝子発現への影響を明らかにすることを目的としている。本年度は、昨年度にデータ取得の終了した胚性幹細胞、エピブラスト様細胞、始原生殖細胞様細胞の全ゲノムDNAメチル化データと全転写物データを統合して解析した。胚性幹細胞では多能性維持に関わる遺伝子周囲のDNAは低メチル化し、遺伝子発現の活性化と関わっているのに対して、始原生殖細胞様細胞では体細胞で発現する体節形成遺伝子周囲を低メチル化するが、他の抑制性修飾の一つH3K27me3を導入することでその発現抑制を保つことが分かった。つまり、胚性幹細胞では活性化される遺伝子周囲のDNAメチル化を除いて遺伝子活性化複合体を呼び込む足場を作るのに対して、始原生殖細胞様細胞は抑制される遺伝子周囲のDNAメチル化を除いて遺伝子抑制複合体を呼び込む足場を作ることが示唆された。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

３年目に予定していたDNAメチル化と遺伝子発現の統合的な解析まで終了したため。

今後の研究の推進方策

始原生殖細胞様細胞では体細胞で発現する体節形成遺伝子周囲を低メチル化し、ポリコーム複合体をリクルートすることで抑制状態を保つことが分かった。これら遺伝子の積極的なDNA脱メチル化に関わる因子を明らかにしたい。

研究成果

• [雑誌論文] De novo DNA methylation drives 5hmC accumulation in mouse zygotes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Amouroux, R., Nashun, B., Shirane, K., Nakagawa, S., Hill, P.W., D'Souza, Z., Nakayama, M., Matsuda, M., Turp, A., Ndjetehe, E., Encheva, V., Kudo, N.R., Koseki, H., Sasaki, H. & Hajkova, P.
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 18 ページ: 225-233
  • DOI: doi: 10.1038/ncb3296
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] DNA methylation and gene expression dynamics during spermatogonial stem cell differentiation in the early postnatal mouse testis (2015)
  • 著者名/発表者名: Kubo, N., Toh, H., Shirane, K., Shirakawa, T., Kobayashi, H., Sato, T., Sone, H., Sato, Y., Tomizawa, S., Tsurusaki, Y., Shibata, H., Saitsu, H., Suzuki, Y., Matsumoto, N., Suyama, M., Kono, T., Ohbo, K., Sasaki, H.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 16 ページ: 624
  • DOI: doi: 10.1186/s12864-015-1833-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Analysis of influenza A/H3N2 neuraminidase genes obtained from influenza patients in the 2011/12 and 2012/13 seasons in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikematsu, H., Chong, Y., Shirane, K., Toh, H., Sasaki, H., Koga, Y., Matsumoto, S., Hotta, T., Uchiumi, T., Kang, D.
  • 雑誌名: Fukuoka Acta Medica 巻: 106 ページ: 16-22
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of the Neuraminidase Amino Acid Sequences of Influenza A/H1N1pdm09, A/H3N2, and B Viruses Isolated from Influenza Patients in the 2013/14 Japanese Influenza Season (2015)
  • 著者名/発表者名: Ikematsu, H., Chong, Y., Shirane, K., Toh, H., Sasaki, H., Koga, Y., Matsumoto, S., Hotta, T., Uchiumi, T., Kang, D.
  • 雑誌名: Fukuoka Acta Medica 巻: 106 ページ: 231-239
  • 査読あり
• [学会発表] Global Landscape and Regulatory Principle of DNA Methylation Reprogramming for Germ Cell Specification by Mouse Pluripotent Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Shirane, Kazuki Kurimoto, Yukihiro Yabuta, Masashi Yamaji, Akira Watanabe, Katsuhiko Hayashi, Mitinori Saitou, Hiroyuki Sasaki
  • 学会等名: Keystone Symposia Chromatin and Epigenetics Meeting
  • 発表場所: ウィスラー、カナダ
  • 年月日: 2016-03-20 – 2016-03-24
  • 国際学会
• [学会発表] Global Landscape and Regulatory Principle of DNA Methylation Reprogramming for Germ Cell Specification by Mouse Pluripotent Stem Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenjiro Shirane, Kazuki Kurimoto, Yukihiro Yabuta, Masashi Yamaji, Akira Watanabe, Katsuhiko Hayashi, Mitinori Saitou, Hiroyuki Sasaki
  • 学会等名: Epigenome Dynamics and Regulation in Germ Cells
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2016-02-17 – 2016-02-19
  • 国際学会
• [学会発表] 体外誘導系マウス始原生殖細胞分化過程のDNAメチル化動態と遺伝子発現制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白根健次郎、栗本一基、薮田幸宏、林克彦、大田浩、中村友紀、渡辺亮、斎藤通紀、佐々木裕之
  • 学会等名: 第３８回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01 – 2015-12-04
• [学会発表] 体外誘導系マウス始原生殖細胞分化過程のDNAメチル化動態と遺伝子発現制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白根健次郎、栗本一基、林克彦、渡辺亮、斎藤通紀、佐々木裕之
  • 学会等名: 第９回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-26