2005 Fiscal Year Annual Research Report
脊椎動物のゲノムDNAのメチル化調節機構に関する研究
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17370047
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田嶋 正二 大阪大学, 蛋白質研究所, 教授 (50132931)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末武 勲 大阪大学, 蛋白質研究所, 助手 (80304054)
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| Keywords | DNAメチル化 / DNAメチルトランスフェラーゼ / ヌクレオソーム / Dnmt3a / Dnmt3b / Dnmt1 / 遺伝情報発現制御 |
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| Research Abstract |
高等動植物ゲノムのシトシン塩基は生理的な条件下でメチル化修飾を受ける。この修飾は遺伝情報発現に抑制的に働く要因の一つである。DNAメチル化を書き込むDNAメチルトランスフェラーゼには、4つの酵素Dnmt1、Dnmt2、Dnmt3a、Dnmt3bが同定されている。これら酵素がどのようにDNAメチル化状態を制御するのかを明らかにすることが、DNAメチル化調節機構を理解する上で重要である。本計画では、組換型酵素と再構成ヌクレオソームを用いて触媒特異性を解析し、DNAのメチル化調節機構を明らかにすることを目指している。本年度は以下の点を明らかにした。
Dnmt3aとDnmt3bがゲノムの特定の領域を見分けてメチル化する機構には、メチル化されるDNAの存在状態や相互作用する因子が重要な役割を果たすことが予想される。DNAは通常ヒストンを核とするヌクレオソーム構造を取っているので、ヌクレオソームを再構成してDNAに対するDNAメチルトランスフェラーゼDnmt3aとDnmt3bのメチル化活性を比較した。両酵素ともにヌクレオソームをメチル化する活性は著しく低かったが、Dnmt3aがヌクレオソーム核領域DNAをほとんどメチル化できなかったのに対して、Dnmt3bは有意にメチル化した。一方、Dnmt3aは裸のDNA部分に対して特に高い活性を示した。これらの性質が、生体内で両酵素が異なるゲノム領域をメチル化する分子基盤の一つであることを提案した。
DNAメチル化模様は、Dnmt1が複製・修復部位でヘミメチル化CpGを順次メチル化することにより維持される。Dnmt1によるヘミメチル化DNAの触媒特性を解析したところ、Dnmt1自身がDNA上をスキャンして順番にヘミメチル化CpGをメチル化していく性質をもつことを明らかにした。
以上の成果は、ゲノムメチル化状態の創生と維持の分子基盤の理解に資するものである。
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