DNAメチル化による転写終結位置制御機構の解明

阐明DNA甲基化的转录终止位置控制机制

基本信息

批准号：
21K06123
负责人：
菊池裕
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06123/
关键词：
DNAメチル化 Dnmt3a 転写終結ゼブラフィッシュ

项目摘要

DNAメチル化は転写開始・伸長を制御しているが、転写終結位置における機能は不明なままである。私達は、Dnmt3a欠損変異体（ゼブラフィッシュ、マウス胎児線維芽細胞MEF・神経細胞）を用いて直接の標的であるゲノム領域の解析を行った結果、タンパク質コード遺伝子（PCG）のTranscription termination site（TTS）が低メチル化しており、転写終結異常（読み通し転写）が起こっている事を世界で初めて報告する事に成功した。しかし、未だDNA低メチル化により読み通し転写が起こる機構や、ヒストン修飾との関連性に関しては全く明らかにされていない。そこで本研究課題では、脊椎動物に共通した、転写終結位置の制御におけるDNAメチル化の機能解明を研究目的としている。本年度は、Dnmt3aノックアウトゼブラフィッシュにおけるWhole genome bisulfate sequencing (WGBS)と網羅的遺伝子発現解析RNA-seqのデータを用いて、受精後2日胚での転写終結異常（読み通し転写）に関して詳細なデータ解析を行った。その結果、胚全体を用いて解析を行ったため、有意な読み通し転写の変化を確認する事は出来なかった。しかし、RT-qPCRにより、転写産物を詳細に解析した結果、特定のゲノム領域において転写終結異常（読み通し転写）が起こっている事を明らかにした。更に、Dnmt3aノックアウトゼブラフィッシュでは、特定の遺伝子のエキソンと下流のゲノム領域とのキメラ転写産物が産出されている事を見出した。以上の結果より、Dnmt3aノックアウトゼブラフィッシュを用いて、転写終結位置の制御におけるDNAメチル化の機能解明を行った結果、DNA低メチル化により転写終結異常が起こる事を実験的に世界で初めて明らかにした。

尽管DNA甲基化控制着转录的起始和伸长，但其在转录终止位置的功能仍然未知。我们使用DNMT3A缺陷型突变体（斑马鱼，小鼠胎儿成纤维细胞MEF，神经元）分析了直接的靶靶基因组区域，并在世界上首次成功地报告了蛋白质编码基因（PCG）的脱甲基化，导致了异常转录终止转录终止（阅读read-through Trange）。然而，根本没有阐明DNA低甲基化引起读数转录及其与组蛋白修饰的关联的机制。因此，该研究主题是阐明DNA甲基化在调节转录终止位置的功能，脊椎动物常见。在今年，我们使用来自整个基因组甲硫酸盐测序（WGBS）的数据和全面的基因表达分析RNA-SEQ在DNMT3A敲除Zebrafish中进行了两天的胚胎终止异常（读取转录）的详细数据分析。结果，使用整个胚胎进行了分析，因此通过转录的阅读量没有显着变化。但是，RT-QPCR对转录本的详细分析表明，在特定基因组区域中发生的转录终止异常（读取转录）。此外，发现在DNMT3A敲除斑马鱼中，产生了特定基因和下游基因组区域外显子的嵌合转录本。从上述结果中，我们研究了DNMT3A敲除斑马鱼在控制转录终止位置中DNA甲基化的功能，并在世界上首次揭示了由于DNA甲基化引起的转录终止异常。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Mechanisms of nuclear stress granule positioning in the nucleus via rheological properties of chromatin

通过染色质流变特性将核应激颗粒定位在细胞核中的机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuya Nara;Haruko Takahashi;Yutaka Kikuchi
通讯作者：
Yutaka Kikuchi

Identification of aberrant transcription termination at specific gene loci with DNA hypomethylated transcription termination sites caused by DNA methyltransferase deficiency

通过 DNA 甲基转移酶缺陷引起的 DNA 低甲基化转录终止位点鉴定特定基因位点的异常转录终止

DOI：
10.1266/ggs.21-00092
发表时间：
2022
期刊：
Genes & Genetic Systems
影响因子：
1.1
作者：
Masaki Shirai;Takuya Nara;Haruko Takahashi;Kazuya Takayama;Yuan Chen;Yudai Hirose;Masashi Fujii;Akinori Awazu;Nobuyoshi Shimoda;and Yutaka Kikuchi
通讯作者：
and Yutaka Kikuchi

転写終結の制御機構と疾病に与える影響

转录终止的控制机制及其对疾病的影响