新規DNA脱メチル化因子を用いたiPS細胞誘導時の体細胞リプログラミングの改善

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K18545
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 畑中 勇輝 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 特別研究員 (70719450)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 受精卵 / ES細胞 / DNA脱メチル化 / ヒストン修飾

研究実績の概要

受精卵において，特に精子由来のゲノムは大規模なDNA脱メチル化を経験することが知られている。この機構の一端としては，DNAメチル化の指標となる5-メチルシトシン(5mC)が酸化酵素であるTet3タンパク質により5hmCへと変換されることが重要であることが知られているが詳細な機構は明らかになっていない。これまでの我々の研究により，このTet3は生殖細胞特異的発現タンパク質GSEとその相互作用因子で新規にヒストン修飾酵素として同定したMettl23と協調して働き，そのヒストン修飾により5mCから5hmCへの変換が制御されることを見出した。これら結果については現在査読中である。ES細胞においても5hmC化は多能性維持に重要であり，GSEとMettl23はES細胞でも発現している。そこで本研究では， GSE及びMettl23ノックアウト(KO)ES細胞におけるDNA脱メチル化に及ぼす影響について調べることとした。まず，各KOES細胞において5mCの酸化産物である5hmC, 5fC, 及び5CaCの蓄積量を，ゲノムDNAを用いたDot blot解析で調べたところ，5fC及び5CaCの産物が野生型と比べて少ないことが明らかになった。しかし，興味深いことに，Oct4, Nanog, Dnmt3bといった受精卵で5hmC化される領域においては，5fC及び5CaC産物がKOES細胞で増加していることがわかった。また，これら領域において5fCや5CaCをCに変換する酵素であるTDGの蓄積量を調べると，KOES細胞で減少していることが明らかになった。以上のことから，GSEやMettl23はES細胞において，特定の領域においてDNA脱メチル化機構に関与していることが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] The rodent-specific microRNA cluster within the Sfmbt2 gene is imprinted and essential for placental development. (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue K, Hirose M, Inoue H, Hatanaka Y, Honda A, Hasegawa A, Mochida K, Ogura A.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CRISPR/Cas9-mediated genome editing in wild-derived mice: generation of tamed wild-derived strains by mutation of the a (nonagouti) gene. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirose M, Hasegawa A, Mochida K, Matoba S, Hatanaka Y, Inoue K, Goto T, Kaneda H, Yamada I, Furuse T, Abe K, Uenoyama Y, Tsukamura H, Wakana S, Honda A, Ogura A.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 42476
  • DOI: 10.1038/srep42476
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mouse D1Pas1, a DEAD-box RNA helicase, is required for the completion of first meiotic prophase in male germ cells. (2016)
  • 著者名/発表者名: Inoue H*, Ogonuki N*, Hirose M*, Hatanaka Y*, Matoba S, Chuma S, Kobayashi K, Wakana S, Noguchi J, Inoue K, Tanemura K, Ogura A.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 478 ページ: 592-598
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.07.109.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] マウス受精卵における能動的DNA脱メチル化制御因子の役割 (2016)
  • 著者名/発表者名: 畑中勇輝, 越後貫成美, 廣瀬美智子, 本多新, 井上貴美子, 松本和也, 小倉淳郎
  • 学会等名: 第109回日本繁殖生物学会
  • 発表場所: 麻布大学獣医学部 (神奈川県相模原市)
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-15
• [学会発表] Histone H3R17me2a mark recruits Tet3 to initiate active DNA demethylation in mouse zygotes (2016)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka Y, Shimizu N, Morita K, Satoh M, Honda A, Hirose M, Kamimura S, Ogonuki N, Nakamura N, Inoue K, Hosoi Y, Nakano T, Matsumoto K, Ogura A.
  • 学会等名: Mouse Genetics 2016
  • 発表場所: Florida, USA
  • 年月日: 2016-07-13 – 2016-07-16
  • 国際学会