ヒストン修飾による母性エピゲノム遺伝機構の解明

通过组蛋白修饰阐明母体表观基因组遗传机制

基本信息

批准号：
20J21541
负责人：
林凌也
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

哺乳類におけるエピゲノム遺伝機構は、ゲノムインプリンティングに代表されるように、配偶子由来のDNAメチル化が長らく研究されてきた。近年になり、母性ヒストン修飾のH3K27me3で制御されるヒストン型インプリンティングが新たに発見され、哺乳類においてヒストン修飾も次世代に伝達されることが明らかになった。ヒストン修飾はDNAメチル化に比べて環境に応じて変化しやすいことから、環境要因による卵ヒストン修飾の変異が哺乳類のエピゲノム遺伝に寄与する可能性が新たに示唆される。このヒストン型エピゲノム遺伝機構の理解には、卵におけるエピゲノム確立機構の知見が重要である。微量エピゲノム解析法の発達に伴い、近年では哺乳類の卵におけるヒストン修飾が体細胞と異なった特異的な分布を示すことが明らかとなった。この卵特異的分布の1つの要因として、これらがDNA複製を伴わない卵子形成過程に確立するためだと考えられる。そこで私たちは、細胞周期を通じて合成と置換が行われるヒストンバリアントが、卵特異的エピゲノム確立への役割を持つと仮説を立てた。本実験では、ヒストンH2Aバリアントの母性ヒストン修飾への影響を評価した。微量ChIP-seq法を用いて、G V期卵におけるH2Aバリアントの分布を解析した。H２A、H2A.XとTH2Aはゲノム全域に分布し、H2A.Zのみが領域特異なピークを示した。興味深いことに、H2A.Zは卵特異的なブロードドメインを含むH3K4me3と共局在していた。また、H2A.Zは卵成長に伴いゲノム中に取り込まれ、その過程もH3K4me3と共局在していた。そこでH2A.ZによるH3K4me3ドメイン確立への影響を調べるため、H2A.Z.1とH2A.Z.2の卵特異的double KO(DKO)を作成した。現在、DKOマウスの解析を行い、表現型や卵エピゲノムへの影響を評価している。

长期以来，人们一直通过以基因组印记为代表的配子衍生的 DNA 甲基化来研究哺乳动物的表观基因组遗传机制。近年来，新发现了受母体组蛋白修饰H3K27me3调控的组蛋白型印记，并且明确组蛋白修饰在哺乳动物中也会遗传给下一代。由于组蛋白修饰比 DNA 甲基化更容易根据环境而变化，这一新发现表明环境因素引起的卵组蛋白修饰的变化可能有助于哺乳动物的表观基因组遗传。了解鸡蛋中表观基因组的建立机制对于理解这种组蛋白型表观基因组遗传机制非常重要。随着微表观基因组分析方法的发展，最近已经清楚哺乳动物卵中的组蛋白修饰表现出与体细胞中不同的特定分布。这种卵子特异性分布的原因之一被认为是它们是在卵母细胞形成过程中建立的，该过程不涉及 DNA 复制。因此，我们假设在整个细胞周期中合成和替换的组蛋白变体在建立卵特异性表观基因组中发挥作用。在本实验中，我们评估了组蛋白 H2A 变体对母体组蛋白修饰的影响。我们使用 micro ChIP-seq 分析 G V 期鸡蛋中 H2A 变异的分布。 H2A、H2A.X 和 TH2A 分布在整个基因组中，只有 H2A.Z 显示区域特异性峰。有趣的是，H2A.Z 与 H3K4me3 共定位，后者包含鸡蛋特异性的宽域。此外，H2A.Z在卵子生长过程中被整合到基因组中，并且该过程也与H3K4me3共定位。因此，为了研究 H2A.Z 对 H3K4me3 结构域建立的影响，我们创建了 H2A.Z.1 和 H2A.Z.2 的卵特异性双 KO (DKO)。我们目前正在分析 DKO 小鼠并评估其对表型和卵表观基因组的影响。