メチローム解析による試験管内始原生殖細胞誘導過程における遺伝子発現制御機構の解明

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14J04310
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 白根 健次郎 九州大学, 医学系学府, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Keywords: DNAメチル化 / 始原生殖細胞 / 多能性幹細胞 / 高速シークエンサー / ヒストン修飾 / リプログラミング

Outline of Annual Research Achievements

本研究は胚性幹細胞からエピブラスト様細胞を経て誘導された始原生殖細胞様細胞をモデルとして生殖細胞形成過程におけるDNAメチル化制御機構と遺伝子発現とメチル化の関係性を明らかにすることを目的としている。本年度は昨年度までに取得したデータの詳細な解析を行い、胚性幹細胞と始原生殖細胞様細胞におけるDNAメチル化による遺伝子発現制御は大きく異なることを発見した。胚性幹細胞では多能性の維持に関わる遺伝子を含む遺伝子周辺は低いDNAメチル化状態であり、転写活性化と関わるのに対して、始原生殖細胞様細胞ではポリコームのターゲット遺伝子である発生関連遺伝子周囲のDNA が低いメチル化状態となるもののH3K27me3によりその抑制状態を保つことがわかった。また、胚性幹細胞と始原生殖細胞様細胞における低いDNAのメチル化状態の確立と維持にはPrdm14という因子が必須であることを突き止めた。更に、メスの胚性幹細胞、エピブラスト様細胞、始原生殖細胞様細胞のDNAメチル化レベルはオスと比べて低いこと、またメスの胚性幹細胞とエピブラスト様細胞では特定のがん細胞に特徴的なラミナ会合ドメインにおけるメチル化の低下が見られた。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Software updates in the Illumina HiSeq platform affect whole-genome bisulfite sequencing (2017)
  • Author(s): Toh, H., Shirane, K. (co-first author), Miura, F., Kubo, N., Ichiyanagi, K., Hayashi, K., Saitou, M., Suyama, M., Ito, T. & Sasaki, H
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 18 Pages: 31-38
  • DOI: 10.1186/s12864-016-3392-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Global landscape and regulatory principles of DNA methylation reprogramming for germ cell specification by mouse pluripotent stem cells (2016)
  • Author(s): Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., Saitou, M. & Sasaki, H
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 39 Pages: 87-103
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.08.008
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Allele-specific methylome and transcriptome analysis reveals widespread imprinting in the human placenta (2016)
  • Author(s): Hamada, H., Okae, H., Toh, H., Chiba, H., Hiura, H., Shirane, K., Sato, T., Suyama, M., Yaegashi, N., Sasaki, H. & Arima
  • Journal Title: The American Journal of Human Genetics Volume: 99 Pages: 1045-1058
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2016.08.021
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] In vitro derivation and propagation of spermatogonial stem cell activity from mouse pluripotent stem cells (2016)
  • Author(s): Ishikura, Y., Yabuta, Y., Ohta, H., Hayashi, K., Nakamura, T., Okamoto, I., Yamamoto, T., Kurimoto, K., Shirane, K., Sasaki, H. & Saitou, M
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 17 Pages: 2789-2804
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.11.026
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Global landscape and regulatory principles of DNA methylation reprogramming for germ cell specification by mouse pluripotent stem cells (2016)
  • Author(s): Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., Saitou, M. & Sasaki, H
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] Global landscape and regulatory principles of DNA methylation reprogramming for germ cell specification by mouse pluripotent stem cells (2016)
  • Author(s): Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., Saitou, M. & Sasaki, H
  • Organizer: 第１０回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-05-19 – 2016-05-20
• [Presentation] Global landscape and regulatory principles of DNA methylation reprogramming for germ cell specification by mouse pluripotent stem cells (2016)
  • Author(s): Shirane, K., Kurimoto, K., Yabuta, Y., Yamaji, M., Satoh, J., Ito, S., Watanabe, A., Hayashi, K., Saitou, M. & Sasaki, H
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia meeting: Chromatin, Epigenetics and Transcription
  • Place of Presentation: 蘇州
  • Year and Date: 2016-05-09 – 2016-05-13
  • Int'l Joint Research