ヒストン修飾による母性エピゲノム遺伝機構の解明

通过组蛋白修饰阐明母体表观基因组遗传机制

• 批准号: 20J21541
• 负责人: 林 凌也
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J21541/
• 关键词: ヒストンバリアント; エピジェネティクス; ヒストン修飾; 初期胚発生; 経世代エピゲノム; 父母アレル非対称性; 卵子

哺乳類におけるエピゲノム遺伝機構は、ゲノムインプリンティングに代表されるように、配偶子由来のDNAメチル化が長らく研究されてきた。近年になり、母性ヒストン修飾のH3K27me3で制御されるヒストン型インプリンティングが新たに発見され、哺乳類においてヒストン修飾も次世代に伝達されることが明らかになった。ヒストン修飾はDNAメチル化に比べて環境に応じて変化しやすいことから、環境要因による卵ヒストン修飾の変異が哺乳類のエピゲノム遺伝に寄与する可能性が新たに示唆される。このヒストン型エピゲノム遺伝機構の理解には、卵におけるエピゲノム確立機構の知見が重要である。微量エピゲノム解析法の発達に伴い、近年では哺乳類の卵におけるヒストン修飾が体細胞と異なった特異的な分布を示すことが明らかとなった。この卵特異的分布の1つの要因として、これらがDNA複製を伴わない卵子形成過程に確立するためだと考えられる。そこで私たちは、細胞周期を通じて合成と置換が行われるヒストンバリアントが、卵特異的エピゲノム確立への役割を持つと仮説を立てた。本実験では、ヒストンH2Aバリアントの母性ヒストン修飾への影響を評価した。微量ChIP-seq法を用いて、G V期卵におけるH2Aバリアントの分布を解析した。H２A、H2A.XとTH2Aはゲノム全域に分布し、H2A.Zのみが領域特異なピークを示した。興味深いことに、H2A.Zは卵特異的なブロードドメインを含むH3K4me3と共局在していた。また、H2A.Zは卵成長に伴いゲノム中に取り込まれ、その過程もH3K4me3と共局在していた。そこでH2A.ZによるH3K4me3ドメイン確立への影響を調べるため、H2A.Z.1とH2A.Z.2の卵特異的double KO(DKO)を作成した。現在、DKOマウスの解析を行い、表現型や卵エピゲノムへの影響を評価している。

Mammals に お け る エ ピ ゲ ノ ム heritage 伝 は, ゲ ノ ム イ ン プ リ ン テ ィ ン グ に representative さ れ る よ う に, gamete origin の DNA メ チ ル change が long ら く research さ れ て き た. In recent years, に な り, maternal ヒ ス ト ン modified の H3K27me3 で suppression さ れ る ヒ ス ト ン type イ ン プ リ ン テ ィ ン グ が new た に 発 see さ れ, mammals に お い て ヒ ス ト ン modified も nextgen に 伝 da さ れ る こ と が Ming ら か に な っ た. ヒ ス ト ン modified は DNA メ チ ル change に than べ て environment に 応 じ て variations change し や す い こ と か ら, environment by に よ る eggs ヒ ス ト ン modified の - different が mammals の エ ピ ゲ ノ ム heritage 伝 に send す る possibility が new た に in stopping さ れ る. It is important to understand the 伝 institutions of the <s:1> ヒスト 伝 エピゲノム type 伝 and to have knowledge of the が establishment institutions が である. Analytical method of trace エ ピ ゲ ノ ム の 発 に with い, in recent years, で は mammals の eggs に お け る ヒ ス ト ン modified が somatic と different な っ た specific を な distribution in す こ と が Ming ら か と な っ た. こ の の 1 egg specific distribution つ の by と し て, こ れ ら が DNA replication を with わ な い egg formation に establish す る た め だ と exam え ら れ る. そ こ で private た ち は, cell cycle を じ て synthetic と line displacement が わ れ る ヒ ス ト ン バ リ ア ン ト が, egg specific エ ピ ゲ ノ ム establish へ cut を の service hold つ と 仮 said を て た. This be 験 で は, ヒ ス ト ン H2A バ リ ア ン ト の maternal ヒ ス ト ン modified へ の を appraisal of 価 し た. The microcha-seq method を was used to analyze <s:1> た with the distribution of におけるH2A in GV phase oocytes における h2a バリア <e:1> ト を. The global に distribution of H2A and h2a.x とTH2A ゲノム ゲノム and the domain specificity of h2a.z みが みが show た た. The highly interesting <s:1> ドドメ とに and H2A.Z なブロ are oocyte specific なブロ ドドメ ドドメ and <s:1> を を を containing むH3K4me3と and are co-located in と て た た た. ま た, H2A. Z は eggs grow に with い ゲ ノ ム に take in り 込 ま れ, そ の process も H3K4me3 と total bureau in し て い た. そ こ で H2A. Z に よ る H3K4me3 ド メ イ ン establish へ の influence を adjustable べ る た め, H2A. Z. 1 と H2A, z. 2 の egg specific double KO (DKO) を made し た. Now, DKO ウス ウス <s:1> analyzes を rows を, phenotype や egg エピゲノムへ <e:1> influence を evaluation 価 て て る る.

项目成果

Allelic dynamics of H3K9me2 in oogenesis and early development

H3K9me2 在卵子发生和早期发育中的等位基因动力学

• 发表时间: 2021
• 作者: Mei Hailiang;Kozuka Chisayo;Hayashi Ryoya;Kumon Mami;Koseki Haruhiko;Inoue Azusa;林凌也;立花孝裕;中沢 雄河;林凌也
• 通讯作者: 林凌也

H2AK119ub1 guides maternal inheritance and zygotic deposition of H3K27me3 in mouse embryos

• DOI: 10.1038/s41588-021-00820-3
• 发表时间: 2021-04-05
• 期刊: NATURE GENETICS
• 影响因子: 30.8
• 作者: Mei, Hailiang;Kozuka, Chisayo;Inoue, Azusa
• 通讯作者: Inoue, Azusa

微量エピゲノム解析手法による卵子と初期胚におけるH3K9me2動態の解析

使用微表观基因组分析方法分析鸡蛋和早期胚胎中的 H3K9me2 动态

• 发表时间: 2021
• 作者: Mei Hailiang;Kozuka Chisayo;Hayashi Ryoya;Kumon Mami;Koseki Haruhiko;Inoue Azusa;林凌也
• 通讯作者: 林凌也