マイクロアレイを用いたヒストン修飾と遺伝子発現の動的変化に関する研究

利用微阵列研究组蛋白修饰和基因表达的动态变化

• 批准号: 15013245
• 负责人: 山本 健
• 金额: $ 2.82万
• 依托单位: Kyushu University
• 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 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15013245/
• 关键词: マイクロアレイ; ヒストン; クロマチン; 転写; HP1; メチル化

遺伝子情報発現のための転写活性化あるいは抑制化にはクロマチン構造の変化が伴い、その分子機序の一つは、ヌクレオソームヒストンの化学的修飾(リン酸化、アセチル化、メチル化)であることが知られている。これまでの研究では、個々の遺伝子のヌクレオソームヒストンに焦点をあて、その化学的修飾と転写制御との関連が解析されてきたが、細胞機能発現における転写制御ネットワークの複雑性に鑑みれば、ヌクレオソームヒストンの化学的修飾を遺伝子全体について網羅的に捉え、遺伝子発現との関連を解析する研究が重要と考えられる。近年、ヒストンH3の9番リジン残基のメチル化が、ヘテロクロマチンの形成と維持、およびユークロマチン領域における遺伝子特異的な転写抑制に関与することが知られ注目されている。われわれは、本特定領域研究において、主としてヒトの遺伝子プロモーター領域が固定された約2万個のスポットを有するCpGマイクロアレイを樹立した。ヒストンH3がメチル化されたヌクレオソームを精製し、そのゲノムDNAをプローブとしてCpGマイクロアレイを探索したところ、92個の遺伝子が同定された、興味深いことに、このうち3分の2の遺伝子が発現していた。これまで、H3メチル化は遣伝子発現を抑制すると考えられていたが、必ずしもそうではないことが示された。さらにこれらの遺伝子について転写を活性化するH3およびH4のアセチル化をクロマチン免疫沈降にて検討したところ、約8割の遺伝子においてアセチル化を受けていた。一方、発現を認めない遺伝子においてはアセチル化を認めなかった。以上のことから、1)H3のメチル化と転写抑制との相関は認められない。2)H3、H4のアセチル化と遺伝子発現には従来知られていたような関連が認められる。3)遺伝子発現においてH3、H4のアセチル化はH3のメチル化に対して優勢である、ことなどが示唆された。

基因信息表达的转录激活或抑制伴随着染色质结构的变化，其中涉及的分子机制之一是已知的核小体组蛋白的化学修饰（磷酸化、乙酰化、甲基化）。以往的研究主要集中在单个基因的核小体组蛋白上，分析其化学修饰与转录调控之间的关系，全面捕捉整个基因的化学修饰并分析其与基因表达的关系被认为是重要的。近年来，组蛋白 H3 赖氨酸残基 9 的甲基化引起了人们的关注，因为已知它参与异染色质的形成和维持以及常染色质区域的基因特异性转录抑制。在这项特定区域研究中，我们建立了大约 20,000 个点的 CpG 微阵列，其上主要固定了人类基因启动子区域。当我们用甲基化组蛋白 H3 纯化核小体并使用其基因组 DNA 作为探针搜索 CpG 微阵列时，我们鉴定了 92 个基因。有趣的是，这些基因中有三分之二不表达。到目前为止，人们认为 H3 甲基化会抑制基因表达，但事实证明事实并非如此。此外，我们通过对这些基因的染色质免疫沉淀检查了激活转录的 H3 和 H4 的乙酰化，发现大约 80% 的基因被乙酰化。另一方面，在未观察到表达的基因中未观察到乙酰化。由上可知，1）H3甲基化与转录抑制之间不存在相关性。 2) H3 和 H4 乙酰化与基因表达之间存在先前已知的关系。 3)有人认为在基因表达中H3和H4乙酰化比H3甲基化更占主导地位。

项目成果

Yamamoto K, et al.: "Polycomb group suppressor of zeste 12 links heterochromatin protein 1 alpha and enhancer of zeste 2."J.Biol.Chem.. 279. 401-406 (2004)

Yamamoto K 等人：“zeste 12 的多梳组抑制子连接异染色质蛋白 1 α 和 zeste 2 的增强子。”J.Biol.Chem.. 279. 401-406 (2004)

Yamamoto K, et al.: "Self-interaction of heterochromatin protein 1 is required for direct binding to histone methyltransferase, SUV39H1."Biochem.Biophys.Res.Commun.. 301. 287-292 (2003)

Yamamoto K 等人：“直接结合组蛋白甲基转移酶 SUV39H1 需要异染色质蛋白 1 的自相互作用。”Biochem.Biophys.Res.Commun.. 301. 287-292 (2003)

Takada H, et al.: "Female agammaglobulinemia due to Bruton's tyrosine kinase deficiency caused by extremely skewed X chromosome inactivation."Blood. 103. 185-187 (2004)

Takada H 等人：“由极度倾斜的 X 染色体失活引起的布鲁顿氏酪氨酸激酶缺乏症导致女性无丙种球蛋白血症。”血液。