マウス生殖細胞形成におけるSINE配列のDNAメチル化ダイナミクスと機能制御

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22770009
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 一柳 健司 九州大学, 生体防御医学研究所, 助教 (70401560)
• キーワード: レトロトランスポゾン / エピジェネティクス / 生殖細胞 / DNAメチル化 / クロマチンバウンダリー

研究概要

前年度の研究において、哺乳類の生殖細胞形成過程でマウスの代表的なレトロトランスポゾンの一つであるBISINEのDNAメチル化状態のダイナミクスを明らかにし、そのde novoメチル化はメチル化酵素Dnmt3aにある程度依存すること、一方、piRNA(生殖細胞特異的な低分子RNA)は必要ないことを明らかにした。Dnmt3a依存性は核膜周辺部に局在するローカスで特に顕著であった。また、転写開始点近傍のB1は生殖細胞で低メチル化していることが多く、遺伝子発現制御に影響していることを明らかにした。
本年度は研究対象を別のマウスSINEであるB2にも広げた。B2はB1よりもコピー数は少ないが、現在の転移活性はB1よりも高いSINEである。我々はB2配列もB1と同様に前駆精原細胞でメチル化され、そめ過程にはpiRNAは必要がないこと、転写開始点近傍のローカヌは低メチル化傾向であることを明らかにした。さらに、上記の解析から、Acrn1遺伝子の上流にあるB2 SiNEがDNAメチル化の境界領域を形成していることを明らかにした。このB2の挿入による影響を詳細に調べるため、挿入のないMSM/Msマウスを解析したところ、DNAメチル化境界がさらに上流側にシフトしており、Acrn1遺伝子の発現量も10倍以上高いことが分かった。これらの結果はB2が挿入されたことによって、周辺クロマチン状態が変化し、遺伝子発現に影響を与えていることを示唆しており、研究開始当初の仮説を支持している。B2がプロモーター近傍に挿入されたことによって遺伝子発現量が変化しているという報告が他にも数例あり、B2転移によるエピゲノム変化、トランスクリプトーム変化は比較的頻繁に起きているのかもしれない。現在、前述のAcrn1上流のB2のメチル化と遺伝子発現の関係やヒストン修飾の関係について解析を進めるとともに、MSM/Msマウスと標準系統マウスとの挿入多型B1およびB2ローカスを網羅的に解析している。

研究成果

• [雑誌論文] Inhibition of MspI cleavage activity by hydroxymethylation of the CpG site : A concern for DNA modification studies using restriction endonucleases (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi, K.
  • 雑誌名: Epigenetics 巻: 7 ページ: 131-136
  • DOI: 10.4161/epi.7.2.18909
  • 査読あり
• [雑誌論文] Locus- and domain-dependent control of DNA methylation at mouse B1 retrotransposons during male germ cell development (2011)
  • 著者名/発表者名: Ichiyanagi, K., Li, Y., Watanabe, T., Ichiyanagi, T., Fukuda, K., Kitayama, J., Yamamoto, Y., Kuramochi-Miyagawa, S., Nakano, T., Yabuta, Y., Seki, Y., Saitou, M., Sasaki, H.
  • 雑誌名: Genome Research 巻: 21 ページ: 2058-2066
  • DOI: 10.1101/gr.123679.111
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role for piRNAs and non-coding RNA in de novo DNA methylation of the imprinted mouse Rasgrf1 locus (2011)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, T., Tomizawa, S., Mitsuya, K., Totoki, Y., Yamamoto, Y., Kuramochi-Miyagawa, S., Iida, N., Hoki, Y., Murphy, P.J., Toyoda, A., Gotoh, K., Hiura, H., Arima, T., Fujiyama, A., Sado, T., Shibata, T., Nakano, T., Lin, H., Ichiyanagi, K., Soloway, P.D., Sasaki, H.
  • 雑誌名: Science 巻: 332 ページ: 848-852
  • DOI: 10.1126/science.1203919
  • 査読あり
• [学会発表] Locus- and domain-dependent control of DNA methylation at mouse SINEs during male germ cell development (2012)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ichiyanagi, Yungfeng Li, Tomoko Ichiyanagi, Keigo Hirafuku, Hiroyuki Sasaki
  • 学会等名: 3^<rd> international symposium "Genomic Impact of eukaryotic transposable elements"
  • 発表場所: 米国カリフォルニア州
  • 年月日: 2012-02-25
• [学会発表] マウスB2 SINEのDNAメチル化制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平福啓一伍、一柳朋子、三宅美保、佐々木裕之、一柳健司
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] SINE配列から見たマウス生殖細胞のエピゲノム制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 一柳健司
  • 学会等名: 第84回日本生化学会
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] マウス生殖細胞におけるSINE配列と宿主エピゲノムの相互作用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 一柳健司
  • 学会等名: 第83回日本遺伝学会
  • 発表場所: 京都(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] Locus- and domain-dependent control of DNA methylation at mouse B1 retrotransposon during male germ-cell development (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenji Ichiyanagi, Yungfeng Li, Toshiaki Watanabe, Kei Fukuda, Junko Kitayama, Yoshiyuki Seki, Yukihiro Yabuta, Yasuhiro Yamamoto, Tomoko Ichiyanagi, Hiroyuki Sasaki
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: 米国マサチュセッツ州
  • 年月日: 2011-08-07
• [学会発表] SINE配列から見るマウス生殖細胞におけるDNAメチル化機構と転写制御機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 一柳健司、李玉鳳、渡部聡朗、福田渓、北山淳子、関由行、薮田幸宏、山本耕裕、佐々木裕之
  • 学会等名: 第5回日本エピジェネティクス研究会
  • 発表場所: 熊本
  • 年月日: 2011-05-18