ツメガエル卵抽出液を用いたDNAメチル化制御機構の解析

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DNAのメチル化は、メチル化DNA結合タンパク質の働きを介してクロマチン構造を制御し、遺伝子の発現制御やクロマチン構造の安定化に重要な役割を果たしている。DNA複製時において、メチル化DNAの維持はDNA維持メチル化酵素1(Dnmt1)によって行われる。またDnmt1のメチル化部位へのリクルートにはヘミメチル化DNAを特異的に認識、結合するUhrf1が重要な役割を果たしており、これらの因子は正常な発生、ゲノムの安定性維持に必要である。本研究は、維持DNAメチル化の分子機構を明らかにするために、すでに確立された試験管内DNA複製系であるアフリカツメガエル卵抽出液由来の無細胞系を用いて行った。まずDNA複製時においてツメガエルDnmt1,Uhrf1の因子のクロマチン結合がどのように制御されているのか、様々なDNA複製阻害剤を用いて解析を行った。その結果、Dnmt1とUhrf1はいずれも分裂期のクロマチンには結合せず、間期、特にDNA合成が行われる時期にその結合のピークが見られた。このDnmt1のクロマチン結合は、Uhrf1の免疫除去により完全に抑制されたことから、ツメガエル卵無細胞系を用いてUhrf1/Dnmt1によるDNA維持メチル化機構を再現できることが示された。一方、DnmtAを抽出液から免疫除去すると、UhrfAのクロマチン結合量が大きく増加することが分かった。Uhrf1の蓄積は野生型のリコンビナントDnmt1蛋白質を抽出液に加え戻すことで解消されたことから、Dnmt1非存在下におけるヘミメチル化DNAの蓄積を介するものと考えられる。また我々は、Dnmt1を免疫除去した場合において、複数のクロマチン結合蛋白質が翻訳後修飾と思われる電気泳動上の移動度が観察されることを見出した。これはDnmt1のメチル化部位へのリクルート、または維持DNAメチル化の完了が何らかの形でモニターされている可能性を示唆しており、「現在その修飾を引き起こす分子機構、またその意義についてさらに解析を進めている。