メチル化制御因子ＰＧＣ７の分子機能の解析

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23770224
• 研究機関: 長浜バイオ大学
• 研究代表者: 中村 肇伸 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 講師 (80403202)
• キーワード: クロマチン / 受精卵 / DNAメチル化 / ヒストンメチル化

研究概要

受精卵の雌雄の前核において、ヒストンH3の9番目のリジン（H3K9）のメチル化は、ゲノムDNAのメチル化と厳密に対応しており、受精後の雌性前核ゲノムのDNAメチル化の維持に必要であると考えられてきた。しかし、PGC7（Stella, Dppa3）欠損卵では、雌性前核においてゲノムの脱メチル化が認められるにもかかわらず、H3K9のメチル化には異常が認められない、という乖離が認められた。このことから、PGC7は、受精卵においてH3K9のメチル化修飾を認識してクロマチンと結合し、DNA脱メチル化の制御に関与しているという可能性が考えられた。本研究では、受精卵においてPGC7と雌雄のクロマチンの結合にDNAおよびヒストンのメチル化が及ぼす影響を検討した。その結果、PGC7がヒストンH3K9のジメチル化（H3K9me2）を認識してクロマチンと結合することにより、雌性ゲノムを能動的DNA脱メチル化から保護することを見出した。また、マウス成熟精子を用いたクロマチン免疫沈降実験から、インプリント遺伝子の制御領域にはプロタミンではなく、ヒストンが存在することを見出した。精子クロマチンのヒストンの修飾状態を検討したところ、PGC7により能動的DNA脱メチル化から保護されるインプリント遺伝子の制御領域においてのみH3K9me2が存在することを明らかにした。これらのことから、いくつかのインプリント遺伝子の制御領域には、受精前からH3K9me2が存在し、受精後にPGC7がこれらのヒストン修飾を認識することにより、受精後に生じる脱メチル化から保護されることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] GPAT2, a Mitochondrial Outer Membrane Protein, in piRNA Biogenesis in Germline Stem Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiromoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, Daiba A, Chuma S, Katanaya A, Katsumata A, Nishimura K, Ohtaka M, Nakanishi M, Nakamura T, （7人） , Nakano T
  • 雑誌名: RNA 巻: 19 ページ: in press
  • DOI: 10.1261/rna.038521.113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Dppa3 on DNA Methylation Dynamics During Primordial Germ Cell Development (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakashima H, Kimura T, Kaga Y, Nakatani T, Seki Y, Nakamura T, Nakano T
  • 雑誌名: Biology of Reproduction 巻: 88 ページ: in press
  • DOI: 10.1095/biolreprod.112.105932
  • 査読あり
• [雑誌論文] PGC7はヒストンH3K9me2との結合を介して受精卵における5mCから5hmCへの変換を阻害する (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村肇伸
  • 雑誌名: 細胞工学 巻: 31 ページ: 1038-1039
• [雑誌論文] PGC7 binds histone H3K9me2 to protect against conversion of 5MeC to 5HmC in early embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Liu YJ, Nakashima H, Umehara H, Inoue K, Matoba S, Tachibana M, Ogura A, Shinkai Y, Nakano T
  • 雑誌名: Nature 巻: 486 ページ: 415～419
  • DOI: 10.1038/nature11093
  • 査読あり
• [雑誌論文] 母性因子PGC7はヒストンH3の9番目のリジン残基のジメチル化との結合を介し受精卵における5-メチルシトシンから5-ヒドロキシルメチルシトシンへの変換を阻害する (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 雑誌名: ライフサイエンス新着論文レビュー 巻: 3 ページ: 5093
• [学会発表] エピジェネティクスな変化と癌 ‐ゲノムの低メチル化が細胞の腫瘍化に及ぼす影響‐ (2013)
  • 著者名/発表者名: 舟木 壮一郎、中村 肇伸、奥村 明之進、仲野 徹
  • 学会等名: 第113回日本外科学会定期学術集会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20130411-20130413
• [学会発表] Expression and purification for protein crystallography of a DNA methylation regulatory protein (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T
  • 学会等名: International Symposium on Target recognition and expression mechanism of intrinsically disordered protein
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 20130123-20130124
• [学会発表] 受精卵における能動的メチル化消去の制御機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 「生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク」第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 20121121-20121122
  • 招待講演
• [学会発表] Regulation of mouse brain development by DNA and histone methylation: From molecular basis to cognitive, behavioral, and motor abnormalities in gene-manipulated model mice (2012)
  • 著者名/発表者名: Taga T, Kagawa T, Bizen N, Yamaguchi Y, Kokubu Y, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Inazawa J, Nakamura T, Nakano T
  • 学会等名: The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society, Symposium on Epigenetics and neuropsychiatric disorders
  • 発表場所: Nagoya
  • 年月日: 20120918-20120921
• [学会発表] PGC7/Stella binds to histone H3K9me2 to protect against conversion of 5mC to 5hmC in early embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Nakano T
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory meeting EPIGENETICS & CHROMATIN
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 20120911-20120915
• [学会発表] 受精卵における能動的DNA脱メチル化の制御機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 生殖サイクル若手勉強会2012
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20120725-20120727
  • 招待講演
• [学会発表] DNA／ヒストンのメチル化制御による中枢神経系の発生制御：分子機構からヒト精神運動異常様行動を示す遺伝子変異モデルマウスまで (2012)
  • 著者名/発表者名: 田賀 哲也、鹿川 哲史、備前 典久、山口 雄平、国分 康博、服部 聡子、高雄 啓三、宮川 剛、稲澤 譲治、中村 肇伸、仲野 徹
  • 学会等名: 第33回日本炎症・再生医学会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20120705-20120706
• [学会発表] Epigenetic regulation of neural stem cell differentiation and brain development (2012)
  • 著者名/発表者名: Taga T, Kagawa T, Bizen N, Yamaguchi Y, Kokubu Y, Hattori S, Takao K, Miyakawa T, Inazawa J, Nakamura T, Nakano T
  • 学会等名: ISSCR 10th Annual Meeting
  • 発表場所: Yokohama
  • 年月日: 20120613-20120616
• [学会発表] 5-methylcytosine hydroxylase TET3-mediated acquisition of astrocytic competence of mid-gestational neural stem cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Bizen N, Kagawa T, Nakamura T, Nakano T, Taga T
  • 学会等名: 10th Stem Cell Research Symposium
  • 発表場所: Awaji
  • 年月日: 20120531-20120602
• [学会発表] 受精卵における能動的DNA脱メチル化の制御機構の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 第6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: 20120514-20120515
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノムワイドなDNA低メチル化と発癌との関連 (2012)
  • 著者名/発表者名: 舟木壮一郎、中村肇伸、中島啓行、奥村明之進、仲野徹
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] メチル化制御因子PGC7の機能解析
  • 著者名/発表者名: 中村 肇伸
  • 学会等名: 第28回 配偶子制御セミナー
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [備考] たった１つの受精卵から細胞が分化する神秘の解明に大きな貢献
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/news/news/2012/06/post_190.html
• [備考] 中村肇伸講師がエピジェネティクス研究会奨励賞を受賞
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/news/news/2012/05/post_185.html
• [備考] 中村肇伸講師が文部科学大臣表彰若手科学者賞を受賞しました
  • URL: http://www.nagahama-i-bio.ac.jp/news/news/2013/04/post_233.html