DNAメチル化模様の形成過程に関する基礎的研究

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遺伝子発現制御機構の一つとして、DNAの塩基配列情報に依存しない機構が存在する。その機構が生理的に重要であるということが、近年明らかとなってきている。このエピジェネティックな遺伝子情報の発現制御には、DNAのシトシン塩基のメチル化修飾や、細胞核内でDNAがヒストン蛋白質8量体の周りに巻きついた高次構造(ヌクレオソーム)の構造変化が重要な役割を果たしている。私は、ゲノムDNAにメチル化修飾を導入する機構に関する研究を、生化学的手法を用いて行った。DNA上に新規にメチル化模様を書き込む酵素として(DNA methyl transferase)Dnmt3aとDnmt3bがある。これらの酵素は、遺伝的解析から、生理的に重要な役割を果たし、Dnmt3aとDnmt3bのメチル化する部位はゲノム上で異なることが分かっている。しかしながら、私たちは、裸のDNAを基質とした精製Dnmt3a及びDnmt3bを用いた解析をこれまで行なってきたが、Dnmt3aとDnmt3bの間に酵素学的性質に差を見出すことができなかった。そこで、本研究計画過程において、基質をより生理的に近いヌクレオソーム構造に変更し、in vitroでそれらの酵素学的な性質を調べた。その結果、Dnmt3bはヒストン8量体の上に存在するDNAをメチル化したのに対し、Dnmt3aはほとんどメチル化できないことを見出し、Dnmt3aとDnmt3bの生化学的な違いを初めて記載することができた。