ゴノサイトにおけるDNAメチル化機構

生殖细胞中的DNA甲基化机制

基本信息

批准号：
16K07199
负责人：
永森一平
金额：
$ 3.16万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-01 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16K07199/
关键词：
piRNA MIWI2 H3K4me2 Gonocyte spermatogonia エピジェネティクス DNAメチル化生殖細胞ヒストン修飾 PIWI

项目摘要

本研究課題における目的は生殖細胞特異的な小分子RNAであるpiRNA（PIWI-interacting RNA）が、どの様にしてDNAメチル化を導入しているか、その分子機構を解明することにある。我々の研究室では、piRNAと結合したMIWI2（Mouse PIWI2）複合体が、piRNA依存的なDNAメチル化に必須の役割を担っていることを見出してきた。又、他の研究室から、piRNA依存的なDNAメチル化は、piRNAとは独立してDNAがメチル化される領域よりも遅れて獲得されることが報告されている。以上のことから、piRNA依存的にDNAがメチル化される領域には、一過的にDNAメチル化を阻害する機構が存在し、これらを消去することが、MIWI2-piRNA複合体の役割であると考え、研究を行ってきた。DNAのメチル化を阻害する機構として、H3K4me2（4番目のリシンがジメチル化されたヒストンH3）が知られている。前年度までに、DNAメチル化が完了している出生後の精原細胞では、このH3K4me2の局在が認められなかったが、MIWI2欠損精原細胞では多くのH3K4me2が検出された。これらのH3K4me2の増加は、piRNA依存的なDNAメチル化が獲得される胎仔期ゴノサイトにおいて、もともと多く局在していたものが消去されなかったのか、あるいはその逆にゴノサイトから出生後の精原細胞にかけて、MIWI2が無いことによって、H3K4me2が異常に増加してきたのか、この点の検証を行った。そのために、piRNA依存的なDNAメチル化が獲得されてないが、piRNAとは独立したDNAメチル化は確認されている胎仔期16日齢のゴノサイトを回収し、H3K4me2抗体を用いたChIP-seqを行った。その結果、H3K4me2はDNAがメチル化されない領域とpiRNA依存的にDNAがメチル化される領域に多く局在していた。この結果から、piRNA依存的なDNAメチル化が若干遅れて獲得されるのは、DNAメチル化を阻害するH3K4me2が多く局在しているからであり、これらの消去がMIWI2-piRNA複合体の役割であることが示唆された。

本研究项目的目的是阐明 piRNA（PIWI 相互作用 RNA）（一种生殖细胞特有的小 RNA）诱导 DNA 甲基化的分子机制。我们的实验室发现，piRNA 结合的 MIWI2（小鼠 PIWI2）复合物在 piRNA 依赖性 DNA 甲基化中发挥着重要作用。此外，其他实验室报告称，与 piRNA 无关的 DNA 甲基化区域相比，piRNA 依赖性 DNA 甲基化的获得晚。综上所述，在DNA以piRNA依赖性方式甲基化的区域中，似乎存在暂时抑制DNA甲基化的机制，而MIWI2-piRNA复合物的作用就是消除这些机制，我一直在思考这一点。一直在进行研究。 H3K4me2（第 4 个赖氨酸二甲基化的组蛋白 H3）被认为是一种抑制 DNA 甲基化的机制。 H3K4me2 的这种定位在出生后精原细胞中没有观察到，其中 DNA 甲基化已在前一年完成，但在 MIWI2 缺陷的精原细胞中检测到大量 H3K4me2。 H3K4me2 的增加可能是由于最初丰富的 H3K4me2 在胚胎生殖细胞中没有被删除，在胚胎生殖细胞中获得了 piRNA 依赖性 DNA 甲基化，或者相反，从生殖细胞到出生后精原细胞，我们研究了 H3K4me2 是否由于 H3K4me2 异常增加而导致。缺乏 MIWI2。为此，我们收集了16天的胚胎生殖细胞，其中尚未获得piRNA依赖性DNA甲基化，但已确认piRNA非依赖性DNA甲基化，并使用H3K4me2抗体进行了ChIP-seq。因此，H3K4me2 高度定位于 DNA 未甲基化的区域以及 DNA 以 piRNA 依赖性方式甲基化的区域。这些结果表明，piRNA依赖性DNA甲基化的获得稍微延迟的原因是抑制DNA甲基化的H3K4me2大量定位，而消除这些是MIWI2-piRNA复合物的作用。建议

项目成果

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MIWI2-mediated H3K4me2 demethylation for piRNA dependent DNA methylation

MIWI2 介导的 H3K4me2 去甲基化导致 piRNA 依赖性 DNA 甲基化

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
7.Kojima-Kita;K.;Kuramochi-Miyagawa;S.;Ogonuki;N.;Ogura;A.;Hasuwa;H.;Akazawa;T.;Inoue;N.;Nakano;T.;Ippei Nagamori
通讯作者：
Ippei Nagamori

MIWI2 as an Effector of DNA Methylation and Gene Silencing in Embryonic Male Germ Cells