CTCF転写因子によるインプリンティング情報のENCODINGとDECODING

由来する親の起源がゲノムに記憶され、父親・母親由来の一対の対立遺伝子のうち予め決まった一方のみが発現する現象をゲノム刷り込みと呼ぶ。Igf2/H19遺伝子座はゲノム刷り込みを受け、これは、H19遺伝子上流のimprinting control region(ICR)とCTCF転写因子によって制御されている。制御の本体となるICRのDNAメチル化の違いは、生殖細胞形成時に確立されると考えられている。我々は、ICRの機能の自律性を検証するために、H19遺伝子のICRをヘテロな遺伝子座であるβグロビン遺伝子座(LCRの下流)へ導入した酵母人工染色体(YAC)を構築し、トランスジェニックマウスを作製した。このマウスの赤血球からRNAを抽出し、βグロビン遺伝子の発現量を解析した結果、導入遺伝子が父親由来の場合により高いβグロビン遺伝子の発現が認められたことから、母親由来の場合にICRインシュレーターが形成されていることが予想された。この結果と一致するように、有核赤血球における導入ICRは父親由来の時に高度にメチル化されており、母親由来の導入ICRと比較してCTCFの結合が低いことが、bisulfite sequencing及びクロマチン免疫沈降による解析から明らかになった。次に、精巣(精子)におけるICRのメチル化状態を解析した結果、内在性遺伝子座におけるICRは高度にメチル化されていたのに対して、導入ICRではほとんどメチル化が検出されなかった。これらの結果より、通常はゲノム刷り込みを受けないβグロビン遺伝子座においても、ICRの導入のみでゲノム刷り込みが再現されることが示された。しかしながら、導入ICRでは、生殖細胞ではなく受精後の体細胞においてメチル化の刷り込みが起こることが示唆された。

由来する親の起源がゲノムに記憶され、父親・母親由来の一対の対立遺伝子のうち予め決まった一方のみが発現する現象をゲノム刷り込みと呼ぶ。Igf2/H19遺伝子座はゲノム刷り込みを受け、これは、H19遺伝子上流のimprinting control region(ICR)とCTCF転写因子によって制御されている。制御の本体となるICRのDNAメチル化の違いは、生殖細胞形成時に確立されると考えられている。我々は、ICRの機能の自律性を検証するために、H19遺伝子のICRをヘテロな遺伝子座であるβグロビン遺伝子座(LCRの下流)へ導入した酵母人工染色体(YAC)を構築し、トランスジェニックマウスを作製した。このマウスの赤血球からRNAを抽出し、βグロビン遺伝子の発現量を解析した結果、導入遺伝子が父親由来の場合により高いβグロビン遺伝子の発現が認められたことから、母親由来の場合にICRインシュレーターが形成されていることが予想された。この結果と一致するように、有核赤血球における導入ICRは父親由来の時に高度にメチル化されており、母親由来の導入ICRと比較してCTCFの結合が低いことが、bisulfite sequencing及びクロマチン免疫沈降による解析から明らかになった。次に、精巣(精子)におけるICRのメチル化状態を解析した結果、内在性遺伝子座におけるICRは高度にメチル化されていたのに対して、導入ICRではほとんどメチル化が検出されなかった。これらの結果より、通常はゲノム刷り込みを受けないβグロビン遺伝子座においても、ICRの導入のみでゲノム刷り込みが再現されることが示された。しかしながら、導入ICRでは、生殖細胞ではなく受精後の体細胞においてメチル化の刷り込みが起こることが示唆された。