アレル優位性を有するクロマチン高次構造解析による子宮内膜症の分子機序解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H02373
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 井ノ上 逸朗 国立遺伝学研究所, 総合遺伝研究系, 教授 (00192500)
• 研究分担者: 佐藤 健人 東海大学, 医学部, 准教授 (50235363) ; 細道 一善 金沢大学, 医学系, 准教授 (50420948)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 子宮内膜症 / クロマチン高次構造 / 疾患関連遺伝子

研究実績の概要

ゲノムワイド関連解析（GWAS）により複数の子宮内膜症関連一塩基多型（SNP）が報告されている。報告されたSNPは非転写領域に存在しているため近隣の遺伝子発現を調節することで子宮内膜症に関連すると推測される。GWASによって報告されるSNPはマーカーSNPに過ぎず、そのSNPと強い連鎖不平衡にある他のSNPが真の疾患リスクSNPである可能性がある。本研究では真の子宮内膜症リスクSNPの同定を行い、その分子メカニズムを明らかとすることを目的とした。子宮内膜症関連領域としてGWASで報告されているWNT4遺伝子周辺領域に含まれる２つのSNPを基準とし、それらと強い連鎖不平衡にあり、かつオープンクロマチン領域の指標とされるDNase I 高感受性部位に存在している８つのSNPを機能的SNPの候補として選択した。これらのうち、rs3820282はプロゲステロンレセプター（PRGR）とエストロゲンレセプターβ（ESR2）の認識モチーフ配列上に存在していることを明らかにした。
また、バイオインフォマティクス解析の結果、プロテクティブアリルはPRGRに高い結合親和性を示し、リスクアリルはESR2に高い結合親和性を示した。このことから、当該SNPはアレルに応じて、プロゲステロンあるいはエストロゲンに選択的に応答し、WNT4遺伝子の転写制御に寄与する『ホルモン作用スイッチ』として働いていることが推察される。この仮説を細胞内で実証するため、rs3820282をヘテロに持つヒト子宮体癌細胞株（HEC265）を用いて機能解析を行った。rs3820282部位は近傍遺伝子であるWNT4プロモーターに対してクロマチン・インタラクションを形成することを確認した。さらに、ホルモン条件下でクロマチン・インタラクションおよびWNT4遺伝子発現のアレル特異性について検討を行った。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

GWAS hitの9p21領域のSNPについては我々が独自に開発したallele-specific chromosome conformation capture（AS3C）法によりリスクアレルではANRILプロモーターとの相互作用が弱くなり、ANRIL転写に影響を及ぼすことを明らかにし論文発表した（Nakaoka et al. PLOS Genet 2016）。今回はさらにWNT4領域において、エストロゲン、プロゲステロンのホルモン作用スイッチが働きWNT4転写量を変化させることをAS3C法で示すことができた。

今後の研究の推進方策

子宮内膜症のGWASによりいくつかの遺伝要因が報告され、集団によっても異なることが示されている。この結果は環境要因の関与が強いことを再確認させる。これまでの手法により関連SNPの機能的関与を明らかにし、遺伝要因としての全貌を明らかにするが、同時に環境要因との相互作用解析も始めたい。疫学的調査により、経口避妊薬を服用している人、経産婦では子宮内膜症の罹患率が低いことが知られている。このような環境要因と遺伝要因との相互作用を明らかにする。

研究成果

• [雑誌論文] Rapid and cost-effective high-throughput sequencing for identification of germline mutations of BRCA1 and BRCA2. (2017)
  • 著者名/発表者名: Ahmadloo S, Nakaoka H, Hayano T, Hosomichi K, You H, Utsuno E, Sangai T, Nishimura M, Matsushita K, Hata A, Nomura F, Inoue I.
  • 雑誌名: J. Hum. Genet. 巻: 62 ページ: 561-567
  • DOI: 10.1038/jhg.2017.5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comprehensive genetic exploration of selective tooth agenesis of mandibular incisors by exome sequencing. (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi T, Hosomichi K, Yano K, Kim Y, Nakaoka H, Kimura R, Otsuka H, Nonaka N, Haga S, Takahashi M, Shirota T, Kikkawa Y, Yamada A, Kikkawa Y, Kamijo R, Park S, Nakamura M, Maki K, Inoue I.
  • 雑誌名: Hum Genome Var 巻: 4 ページ: 17005
  • DOI: 10.1038/hgv.2017.5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Structure and evolution of the filaggrin gene repeated region in primates. (2017)
  • 著者名/発表者名: Romero V, Hosomichi K, Nakaoka H, Shibata H, Inoue I.
  • 雑誌名: BMC evolutionary biology 巻: 17 ページ: 10
  • DOI: 10.1186/s12862-016-0851-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Germline variants of prostate cancer in Japanese families. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hayano T, Matsui H, Nakaoka H, Ohtake N, Hosomichi K, Suzuki K, Inoue I.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 ページ: e0164233
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0164233
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shared Genetic Risk Factors of Intracranial, Abdominal, and Thoracic Aneurysms. (2016)
  • 著者名/発表者名: van 't Hof FN, Ruigrok YM, Lee CH, Ripke S, Anderson G, Wang GT; Aneurysm Consortium; Vascular Research Consortium of New Zealand, Han B, Rinkel GJ, de Bakker PI et al.
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc 巻: 5 ページ: e002603
  • DOI: 10.1161/JAHA.115.002603
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of rs671, a common variant of ALDH2, as a gout susceptibility locus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakiyama M, Matsuo H, Nakaoka H, Yamamoto K, Nakayama A, Nakamura T, Ooyama H, Shimizu T, Shinomiya N.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 ページ: 25360
  • DOI: 10.1038/srep25360
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Allelic imbalance in ANRIL regulation at 9p21 endometriosis risk locus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka H, Gurumurthy A, Hayano T, Ahmadloo A, Omer WH, Yoshihara K, Yamamoto A, Kurose K, Enomoto T, Akira S, Hosomichi K, Inoue I.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 12 ページ: e1005893
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005893
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HLAアレルからみた東アジア集団～旧人類との遺伝的混合 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中岡博史、井ノ上逸朗
  • 雑誌名: 医学の歩み 巻: 258 ページ: 172-174
• [学会発表] Allelic imbalance in regulation of ANRIL through chromatin interaction at 9p21 endometriosis risk locus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka H, Gurumurthy A, Hayano T, Ahmadloo S, Omer W, Hata C, Kimura T, Hosomichi K, Inoue I.
  • 学会等名: The American Society of Human Genetics 66th Annual Meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2016-10-18 – 2016-10-22
  • 国際学会
• [学会発表] Systematic identification and characterization of regulatory elements derived from human endogenous retroviruses. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ito J, Yamada S, Sugimoto R, Kimura T, Nakaoka H, Inoue I.
  • 学会等名: The American Society of Human Genetics 66th Annual Meeting
  • 発表場所: Vancouver, Canada
  • 年月日: 2016-10-18 – 2016-10-22
  • 国際学会
• [学会発表] Evolution of the ‘fused’ gene family across primates. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka H, Romero V, Inoue I, Hosomichi K.
  • 学会等名: The 13th International Congress of Human Genetics.
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-04-03 – 2016-04-07
  • 国際学会
• [学会発表] Allelic imbalance in regulation of ANRIL through chromatin interaction at 9p21 endometriosis risk locus. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka H, Gurumurthy A, Hayano T, Ahmadloo S, Omer W, Hosomichi K, Inoue I.
  • 学会等名: The 13th International Congress of Human Genetics.
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-04-03 – 2016-04-07
  • 国際学会