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胚発生におけるゲノムDNAメチル化の機能と調節機構

胚胎发育过程中基因组DNA甲基化的功能及调控机制

基本信息

批准号：
15080212
负责人：
岡野正樹
金额：
$ 38.21万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

DNAメチル化機構は、遺伝子発現調節能を細胞分裂を超えて次の細胞世代に伝達しうるエピジェネティクス機構である。哺乳類ゲノムのDNAメチル化プロファイルは、全能性・多能性を獲得する生殖細胞分化および初期胚発生において大きく変化する。これまでDNAメチル化酵素DNMT1ノックアウトマウスが胎生致死であることから、初期胚におけるDNAメチル化プロファイル形成が正常な胚発生・細胞分化に必須であると考えられてきた。一方、生化学的解析からDNMT1分子が酵素活性非依存的転写抑制能をもつことが示され、蛋白質分子構造が完全に破壊される従来のDNMT1ノックアウトマウスの表現型は、DNMT1の酵素機能と非酵素機能の双方を反映している可能性が指摘されていた。この問題を解決するため、我々は酵素活性を特異的に消失する点突然アミノ酸変異(Cys1229Ser)を導入した新しいDNMT1変異マウスDnmt1^<ps>を作製し、従来のDNMT1ノックアウトマウスDnmt1^cの表現型と比較をおこなった。その結果、我々は(1)DNMT1の酵素活性消失がDNMT1ノックアウトマウスの胎生致死表現型の主因であること、(2)DNMT1細胞核複製部位局在がゲノムDNAメチル化状態に依存的であることを明らかにした。今回の結果は、複製の結果生じるヘミメチル化標識がDNMT1複製部位局在の主要なシグナルであるというモデルを支持した(Takebayashi, et. al. 2007)。さらに共同研究を通して、DNAメチル化結合分子Np95/Uhrf1が、DNMT1のDNAメチル化依存的複製部位局在を介してDNAメチル化継承機構に必須の役割を果たすことを明らかにした(Sharif, et. al. 2007)。以上の結果により、哺乳類胚発生におけるDNAメチル化修飾の意義を明確にし、DNAメチル化継承機構の理解を深めることができた。

The DNA transformation mechanism regulates cell division and gene production. Mammals need DNA for germ cell differentiation, totipotency, and pluripotency. DNA Mutation Enzyme DNMT1 is required for embryo development and cell differentiation. On the one hand, biochemical analysis shows that DNMT1 molecule is independent of enzyme activity, and protein molecular structure is completely different from DNMT1 phenotype. DNMT1 enzyme function and non-enzyme function are both reflected. This problem is solved by introducing a new DNMT1 variant (Cys1229Ser) into the DNMT1 variant and comparing the <ps>DNMT1 variant with the DNMT1 phenotype. As a result, we found that (1) the enzyme activity of DNMT1 disappeared, and (2) the DNMT1 nuclear replication site was dependent on the DNA transformation state. The result of this review is that the replication result is generated. The identification of DNMT1 replication site is mainly supported by (Takebayashi, et. al. 2007)。In this joint study, DNA fusion binding molecules Np95/Uhrf1 and DNMT1 were identified as essential for DNA fusion binding mechanisms (Sharif, et. al. 2007)。The above results indicate that the significance of DNA modification in mammalian embryo development should be clarified and the understanding of DNA modification mechanism should be deepened.