消化器癌におけるDNAメチル化による遺伝子発現抑制のメカニズムの解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13214090
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 豊田 実 札幌医科大学, 医学部, 助手 (70270676)
• Keywords: DNAメチル化 / ヒルトンアセチル化 / クロマチン / がん抑制遺伝子 / エピジェネティクス

Research Abstract

DNAメチル化による遺伝子発現抑制のメカニズムを明らかにすることは、発癌の分子機構の解明だけでなく、新しい癌の診断や治療法の開発に重要と考えられる。本研究では、異常メチル化による遺伝子のサイレンシングにおけるヒストン修飾の意義について、特にヒストンアセチル化やヒストンメチル化について解析を行った。p57KIP2、DAP-kinase、TMS1、DFNA5遺伝子のCpGアイランドの全領域をカバーするようにプライマーを設定し、メチル化レベルを定量的に解析した。その結果、CpGアイランドのedgeでは、遺伝子発現の有無に関わらずメチル化を認め、遺伝子がサイレンシングされている細胞と遺伝子を発現している細胞間におけるメチル化の差は、転写開始点近傍の約200-300bpに限局していることが明らかとなった。さらに、細胞をメチル化酵素阻害剤、5-aza-dCで処理すると、ヒストンアセチル化が回復すること、ヒストン脱アセチル化阻害剤単独投与では、ヒストンアセチルは快復するが、遺伝子発現は回復しないことより、ヒストンアセチル化の変化は、DNAメチル化の状態によって制御されていると考えられた。一方、遺伝子の転写開始点から離れた部位では、ヒストンがアセチル化されていても、DNAメチル化が起こるのに対し、遺伝子の転写開始点近傍では、DNAメチル化とヒストン脱アセチル化及びヒストンメチル化は遺伝子のサイレンシングとよく相関した。DNMT1-/-DMT3B-/-細胞においては、メチル化により不活化されている遺伝子、CHFR及びTMS1が再発現しており、ヒストンメチル化の消失と、ヒストンの再アセチル化を認めた。以上の結果より、DNAメチル化はヒストン修飾を介して遺伝子発現制御を行っていると考えられた。

Research Products

• [Publications] Shen L, Toyota M, Rashid A, Issa JP.: "DNA methylation in human hepatocellular carcinoma is related to environmental exposures"J. Natl Cancer Inst.. 94巻・10号. 755-761 (2002)
• [Publications] Suh ER, Toyota M., Traber PG.: "DNA methylation downregulates CDX1 gene expression in colorectal cancer cell lines"J. Biol. Chem.. 277巻・39号. 35795-3580 (2002)
• [Publications] Kikuchi T, Itoh F, Toyota M, Suzuki H, Yamamoto H, Hosokawa M, Imai K.: "Aberrant methylation and histone deacetylation of cyclooxygenase 2 in gastric cancer"Int J. Cancer. 97巻・3号. 272-277 (2002)
• [Publications] Kikuchi T, Toyota M, Itoh F, Suzuki H, Obata T, Kakiuchi H, Kusano M, Issa JP, Tokino T, Imai K.: "Inactivation of p57KIP2 regional promoter hypermethylation and histone deacetylation in human tumors"Oncogene. 27巻・17号. 2741-2749 (2002)
• [Publications] Ogi K, Toyota M, Tanaka N, Kohama G, Tokino T.: "Aberrant methylation of multiple genes and clinicopathological features of oral squamous cell carcinoma"Clin Cancer Res.. 8巻・10号. 3164-3171 (2002)
• [Publications] Sasaki Y, Itoh F, Kobayashi T, Kikuchi T, Suzuki H, Toyota M, Imai K.: "Increased expression of T-fimbrin gene after DNA damage in CHO cells and inactivation of T-fimbrin by CpG methylation in human colorectal cancer cells"Int J. Cancer. 97巻・2号. 211-216 (2002)
• [Publications] Satoh A, Toyota M, Itoh F, Kikuchi T, Obata T, Sasaki Y, Suzuki H, Yawata A, Kusano M, Fujita M, Hosokawa M, Yanagihata K, Tokino T, Imai K.: "DNA methylation and histone deacetylation associated with silencing DAP kinase gene expression in colorectal and gastric cancers"Br J. Cancer. 86巻・11号. 211-216 (2002)