不活性X染色体上で不活性化を免れる領域のクロマチン構造の解析

分析失活 X 染色体上逃避失活的区域的染色质结构

基本信息

批准号：
18770006
负责人：
後藤友二
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Chubu University (2007)Kyoto University (2006)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

ゲノム中で、転写される遺伝子領域は真正クロマチン構造を、残りの大部分の不活性な領域はヘテロクロマチン構造をとっている。ヘテロクロマチン化による遺伝子の発現抑制の極端な例として、哺乳類のX染色体不活性化がある。しかしながら、ヒトの場合、不活性X染色体は全体がヘテロクロマチン化され、ほぼ全ての遺伝子の発現が抑制されているにも拘らず、数個の遺伝子では不活性化を免れ転写が維持されていることが知られている。本研究では、不活性化を免れる遺伝子領域での真正クロマチンとヘテロクロマチンの境界部位を同定し、ヘテロクロマチン化を阻止し、真正クロマチン構造を形成・維持する共通メカニズムを探ることを目的とした。ヒトUBE1は不活性化を免れる一方で、その4kb上流のRBM10は不活性化を受けていた。従って、この4kbの領域にヘテロクロマチンと真正クロマチンの境界が存在することになる。そこでRBM10からUBE1までの領域のヒストン修飾をクロマチン免疫沈降法で調べた結果、不活性X染色体上に見られるヘテロクロマチン特異的なヒストンH3K9、H4K20のtri-メチル化がUBE1の上流2kb辺りで著しく減少していることが検出された。さらにクロマチンインスレーター因子であるCTCFの免疫沈降により、これらヘテロクロマチン特異的な修飾が減少している領域にCTCFの結合が認められた。これらCTCF結合部位のDNAのメチル化を調べたところ、CTCFの結合が見られる不活性X特異的な脱メチル化が認められた。以上の結果から、不活性化を免れる遺伝子のクロマチン構造は、DNAの局所的な脱メチル化によるCTCFの結合によってクロマチン境界構造が形成され、ヘテロクロマチン化が遮断され、転写が維持されていると結論した。

在基因组中，转录的基因区域具有真实的染色质结构，其余大多数非活性区域具有异染色质结构。哺乳动物X染色体失活的一个极端的抑制基因表达的例子。然而，在人类中，众所周知，尽管整个非活性X染色体都被异染色，并且几乎所有基因的表达都被抑制了，但仍免于失活和转录。这项研究旨在确定正在逃脱失活，阻止异染色性化的基因区域中真实和异染色质之间的边界位点，并探索形成和维持正宗染色质结构的常见机制。尽管人UBE1逃脱了失活，但它上游4 KB的RBM10正在失活。因此，在这个4KB区域中，异染色质和正宗染色质之间存在边界。因此，通过染色质免疫沉淀检查了从RBM10到UBE1区域中的组蛋白修饰，并且发现在非活性X染色体上可见杂型蛋白特异性组蛋白H3K9和H4K20的三甲基化显着降低了UBE1的2 kb abrems instream of Ube1的2 kb左右。此外，CTCF的免疫沉淀（一种染色质绝缘子因子）揭示了CTCF在降低这些异染色质特异性修饰的区域的结合。当检查了这些CTCF结合位点DNA的甲基化时，观察到了不活跃的X特异性脱甲基化，这表明CTCF结合。从以上结果得出结论，通过局部DNA的局部去甲基化，阻断异染色性化并保持转录的结合，由CTCF结合而形成了生存失活的基因的染色质结构。