生細胞でのメチル化DNA可視化法を用いた発生過程における核内動態の解析

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本研究ではゲノムDNAのメチル化パターンを生細胞で可視化するために、メチル化DNA結合蛋白質の結合部位(MBD)とGFP蛍光蛋白質の融合遺伝子であるGFP-MBDを用いた。これまでの研究により、GFP-MBDの局在を指標としてDNAメチル化の変動を培養細胞レベル(ES細胞)でモニターすることが可能となった。この手法を用いて、ES細胞分化の過程で、DNAメチル化、核内の染色体配置が劇的に変動することを示した。今年度は同様のコンストラクトを導入したトランスジェニックマウス系統を用い、初期胚発生過程におけるDNAメチル化の変動、核内構造の変化を調べた。マウス胚の中でもES細胞の分化過程と同様に、細胞分化ステップに応じて、DNAメチル化レベル、核内構造が非常にダイナミックに変動することを見出した。胚盤胞の内部細胞塊、着床後胚でのエピブラストでのGFP-MBDの動態から、内部細胞塊からエピブラストへの発達過程でDNAメチル化の上昇が見られること、ES細胞様の核内構造は内部細胞塊よりもむしろエピブラストに類似していることが明らかとなった。生殖細胞の前駆細胞である始原生殖細胞はエピブラストから派生し、原腸陥入後、尿膜基部に出現するが、始原生殖細胞でのメチル化は体細胞に比べて激減しており、また内部細胞塊と同様な核内構造を持つことが明らかとなった。これらの結果は、この度確立した手法により、正常個体発生過程におけるDNAメチル化を含めたエピジェネティックな変化と核内構造の変動をモニターすることができることを示し、さらにエピブラストから始原生殖細胞が形成される過程で大規模なエピジェネティック状態の変動が生じていることを明らかにした点で意義深いと考えられる。