胚発生におけるゲノムDNAメチル化の機能と調節機構

胚胎发育过程中基因组DNA甲基化的功能及调控机制

基本信息

批准号：
15080212
负责人：
岡野正樹
金额：
$ 38.21万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

DNAメチル化機構は、遺伝子発現調節能を細胞分裂を超えて次の細胞世代に伝達しうるエピジェネティクス機構である。哺乳類ゲノムのDNAメチル化プロファイルは、全能性・多能性を獲得する生殖細胞分化および初期胚発生において大きく変化する。これまでDNAメチル化酵素DNMT1ノックアウトマウスが胎生致死であることから、初期胚におけるDNAメチル化プロファイル形成が正常な胚発生・細胞分化に必須であると考えられてきた。一方、生化学的解析からDNMT1分子が酵素活性非依存的転写抑制能をもつことが示され、蛋白質分子構造が完全に破壊される従来のDNMT1ノックアウトマウスの表現型は、DNMT1の酵素機能と非酵素機能の双方を反映している可能性が指摘されていた。この問題を解決するため、我々は酵素活性を特異的に消失する点突然アミノ酸変異(Cys1229Ser)を導入した新しいDNMT1変異マウスDnmt1^<ps>を作製し、従来のDNMT1ノックアウトマウスDnmt1^cの表現型と比較をおこなった。その結果、我々は(1)DNMT1の酵素活性消失がDNMT1ノックアウトマウスの胎生致死表現型の主因であること、(2)DNMT1細胞核複製部位局在がゲノムDNAメチル化状態に依存的であることを明らかにした。今回の結果は、複製の結果生じるヘミメチル化標識がDNMT1複製部位局在の主要なシグナルであるというモデルを支持した(Takebayashi, et. al. 2007)。さらに共同研究を通して、DNAメチル化結合分子Np95/Uhrf1が、DNMT1のDNAメチル化依存的複製部位局在を介してDNAメチル化継承機構に必須の役割を果たすことを明らかにした(Sharif, et. al. 2007)。以上の結果により、哺乳類胚発生におけるDNAメチル化修飾の意義を明確にし、DNAメチル化継承機構の理解を深めることができた。

DNA甲基化机制是一种表观遗传学机制，可以将遗传表达调整到细胞分裂以外的下一个细胞产生。哺乳动物基因组的DNA甲基化特征在生殖细胞分化和最初的胚胎发育中显着变化，这些发育能够获得所有能力和多功能性。到目前为止，由于DNA甲基化酶DNMT1基因敲除小鼠是胎儿，因此人们认为初始胚胎中的DNA甲基化曲线形成对于正常的胚胎和细胞分化至关重要。另一方面，生化分析表明，DNMT1分子具有非依赖性转录抑制能力，并且蛋白质分子结构被完全破坏，并且常规的DNMT1敲除小鼠的表达类型是DNMT1的酶功能。它可以反映两种酶功能。为了解决这个问题，我们创建了一个新的DNMT1突变小鼠DNMT1^<ps>，该>突然消除了酶活性（Cys1229ser），并且与类型相比，常规DNMT1敲除小鼠DNMT1^C的表达。结果，（1）我们是DNMT1基因敲除小鼠的实施方案的主要原因，（2）DNMT1细胞核的部分基础依赖于基因组DNA甲基化。结果由模型支持，即导致重复的下摆甲基化符号是DNMT1重复部分中的主要信号（Takebayashi等，等，2007）。通过联合研究，它揭示了DNA甲基化结合分子NP95/UHRF1通过DNA甲基化遗传机制通过DNA甲基化 - 依赖性重复部分起着至关重要的作用（Sharif，etal。2007）。以上结果清楚地阐明了DNA甲基化修饰在哺乳动物胚胎中的重要性，并加深了对DNA甲基化遗传机制的理解。