脊椎動物におけるglobal DNAメチル化の機能の解明

DNAのメチル化(特にシトシンのメチル化)は植物、菌類、動物に広く見られるエピジェネティック修飾の一つであるが、生物種によってその機能やゲノム上の分布が異なる。脊椎動物は遺伝子のプロモーターなどを除くほとんどのゲノム領域がメチル化を受けるglobalメチル化というメチル化パターンを持つ。このglobalメチル化は脊椎動物種に特有のメチル化パターンであるが、その機能は明らかになっていない。その原因としてはDNAメチル化を除去する実験が困難であったことなどが挙げられる。本研究では、メダカ受精卵においてDNAメチル化を完全に除去できる独自の実験系によって脊椎動物におけるglobalメチル化の機能を明らかにする。特に、発生初期胚においてDNAメチル化を除去した場合の転写やクロマチン状態への影響を記載する。さらに、globalメチル化が非コード領域をマスクすることで転写因子が不要な調節領域を活性化するのを防ぐという仮説を実験的に検証する。 まず、DNAメチル化が除去された場合にヒストン修飾がどのような影響を受けるかを検証した。ヒストンの修飾に対する抗体を用いてChIP-seqを行ったところ、ほぼ全ての修飾においてパターンに変化が見られたが、詳細な解析の結果、特にヒストンアセチル化が大きく影響を受けることがわかった。特に、異所的に生じるアセチル化領域からは新たに非コードRNAが転写されることも明らかになった。今後は、どのようなメカニズムでこのような修飾の変化が起きるのかを解明するための解析を行う。

DNAのメチル化(特にシトシンのメチル化)は植物、菌類、動物に広く見られるエピジェネティック修飾の一つであるが、生物種によってその機能やゲノム上の分布が異なる。脊椎動物は遺伝子のプロモーターなどを除くほとんどのゲノム領域がメチル化を受けるglobalメチル化というメチル化パターンを持つ。このglobalメチル化は脊椎動物種に特有のメチル化パターンであるが、その機能は明らかになっていない。その原因としてはDNAメチル化を除去する実験が困難であったことなどが挙げられる。本研究では、メダカ受精卵においてDNAメチル化を完全に除去できる独自の実験系によって脊椎動物におけるglobalメチル化の機能を明らかにする。特に、発生初期胚においてDNAメチル化を除去した場合の転写やクロマチン状態への影響を記載する。さらに、globalメチル化が非コード領域をマスクすることで転写因子が不要な調節領域を活性化するのを防ぐという仮説を実験的に検証する。 まず、DNAメチル化が除去された場合にヒストン修飾がどのような影響を受けるかを検証した。ヒストンの修飾に対する抗体を用いてChIP-seqを行ったところ、ほぼ全ての修飾においてパターンに変化が見られたが、詳細な解析の結果、特にヒストンアセチル化が大きく影響を受けることがわかった。特に、異所的に生じるアセチル化領域からは新たに非コードRNAが転写されることも明らかになった。今後は、どのようなメカニズムでこのような修飾の変化が起きるのかを解明するための解析を行う。