Epigenetic fluctuation associated with onset and severity of haploinsufficient dominant diseases

ほ乳類遺伝子の約半数は転写を司るプロモーターにCpGアイランドを持ち、CpGアイランドと外側との境界はCpG shoreと呼ばれる。CpGのメチル化は遺伝子発現抑制の重要なエピジェネティック修飾で、CpG shoreではDNAメチル化状態が偶然に変動する「ゆらぎ」が見られることを発見した。二倍体の個体において片方の正常遺伝子のみでは発現量が不足するために発症するハプロ不全優性遺伝病では、同一家系内でも個人ごとに発現様態が異なるが、その理由は配列のみでは説明できない。本研究では、一方のアリルの機能喪失変異による配列異常のみでは説明できないハプロ不全での病態のバラツキが、もう一方のアリルの正常遺伝子CpG shoreでのDNAメチル化の偶然の「ゆらぎ」に起因することを検証する。実際には、ハプロ不全様式を示すFBN1およびRUNX2についてマウスおよびブタを用いて解析を行う。今年度はFBN1、RUNX2についてエピゲノム編集系の確立を完了した。ブタFBN1 CpG shoreでの脱メチル化誘導については、これまでに同定したガイドRNAの種類や導入数の最適化により再現性よく脱メチル化およびFBN1 mRNA発現を亢進させることが可能となった。RUNX2については、RUNX2 CpG shoreでのガイドRNAおよび導入法の最適化に成功し、再現よく新たなDNAメチル化を誘導することが可能となった。さらに、FBN1について、マウス個体内で片方のアリルをブタ型CpG shoreに置換したマウスの作製を行い、RUNX2については今後のエピゲノム編集の基盤となるRUNX2欠損マウス系統の樹立に成功した。

ほ乳類遺伝子の約半数は転写を司るプロモーターにCpGアイランドを持ち、CpGアイランドと外側との境界はCpG shoreと呼ばれる。CpGのメチル化は遺伝子発現抑制の重要なエピジェネティック修飾で、CpG shoreではDNAメチル化状態が偶然に変動する「ゆらぎ」が見られることを発見した。二倍体の個体において片方の正常遺伝子のみでは発現量が不足するために発症するハプロ不全優性遺伝病では、同一家系内でも個人ごとに発現様態が異なるが、その理由は配列のみでは説明できない。本研究では、一方のアリルの機能喪失変異による配列異常のみでは説明できないハプロ不全での病態のバラツキが、もう一方のアリルの正常遺伝子CpG shoreでのDNAメチル化の偶然の「ゆらぎ」に起因することを検証する。実際には、ハプロ不全様式を示すFBN1およびRUNX2についてマウスおよびブタを用いて解析を行う。今年度はFBN1、RUNX2についてエピゲノム編集系の確立を完了した。ブタFBN1 CpG shoreでの脱メチル化誘導については、これまでに同定したガイドRNAの種類や導入数の最適化により再現性よく脱メチル化およびFBN1 mRNA発現を亢進させることが可能となった。RUNX2については、RUNX2 CpG shoreでのガイドRNAおよび導入法の最適化に成功し、再現よく新たなDNAメチル化を誘導することが可能となった。さらに、FBN1について、マウス個体内で片方のアリルをブタ型CpG shoreに置換したマウスの作製を行い、RUNX2については今後のエピゲノム編集の基盤となるRUNX2欠損マウス系統の樹立に成功した。