新規non-coding RNAによるNeurogenin1の転写制御機構の解析

Polycomb(PcG)タンパク質は、遺伝子プロモーター領域のエピジェネティックな抑制に重要な因子である。しかしながら遺伝子のエンハンサー領域に対してPcGがどのように作用しているのかはわかっていなかった。本研究ではこれまでに、Ngn1のエンハンサー領域にコードされているLong noncoding RNA,utNgn1の転写がNgn1の発現を正に制御することで、utNgn1がNgn1エンハンサーの活性を少なくとも一部担っているということを示唆する結果を得た。そこで次に、PcGとエンハンサー領域およびプロモーター領域の転写活性の関係を調べるために、クロマチン免疫沈降法により、PcGによるヒストン修飾であるH3リジン27番目のトリメチル化(H3K27me3)の修飾量を調べた。その結果、H3K27me3はNgn1遺伝子のプロモーター領域のみではなく、エンハンサー領域にもブロードに修飾されていることが分かった。さらにこの修飾は発生の時期とともに全ての領域で上昇することも分かった。この時のNgn1およびutNgn1の発現量をRT PCR法により定量すると、いずれも発生の時期が進むに従って発現量は減少することがわかった。一方で転写活性化のヒストン修飾であるH3リジン4番目のトリメチル化(H3K4me3)は、プロモーターと同様にエンハンサーにも修飾されていることがわかったが、この修飾レベルに関しては、発生時期を通してあまり変化しないことが示唆された。これらの結果より、大脳新皮質の発生では、時期が進むにつれてPcGがNgn1遺伝子座のプロモーターおよびエンハンサー領域をブロードに抑制することで遺伝子の発現スイッチをオフにしている可能性が考えられた。この可能性を検証するために、PcGの必須コンポーネントであるRing1Bを神経系前駆細胞特異的にノックアウトすると、Ngn1のみではなく、utNgn1の発現も脱抑制され、発現レベルが上昇することが明らかとなった。この結果より、発生後期におけるNgn1の発現抑制時には、Ngn1遺伝子座のプロモーターのみではなくエンハンサー領域もPcGにより抑制されることが示唆された。本研究から、PcGはエンハンサーにコードされた機能性noncoding RNAの発現制御を介して遺伝子の転写調節を行うという新たなモデルが考えられる。

Polycomb(PcG)タンパク質は、遺伝子プロモーター領域のエピジェネティックな抑制に重要な因子である。しかしながら遺伝子のエンハンサー領域に対してPcGがどのように作用しているのかはわかっていなかった。本研究ではこれまでに、Ngn1のエンハンサー領域にコードされているLong noncoding RNA,utNgn1の転写がNgn1の発現を正に制御することで、utNgn1がNgn1エンハンサーの活性を少なくとも一部担っているということを示唆する結果を得た。そこで次に、PcGとエンハンサー領域およびプロモーター領域の転写活性の関係を調べるために、クロマチン免疫沈降法により、PcGによるヒストン修飾であるH3リジン27番目のトリメチル化(H3K27me3)の修飾量を調べた。その結果、H3K27me3はNgn1遺伝子のプロモーター領域のみではなく、エンハンサー領域にもブロードに修飾されていることが分かった。さらにこの修飾は発生の時期とともに全ての領域で上昇することも分かった。この時のNgn1およびutNgn1の発現量をRT PCR法により定量すると、いずれも発生の時期が進むに従って発現量は減少することがわかった。一方で転写活性化のヒストン修飾であるH3リジン4番目のトリメチル化(H3K4me3)は、プロモーターと同様にエンハンサーにも修飾されていることがわかったが、この修飾レベルに関しては、発生時期を通してあまり変化しないことが示唆された。これらの結果より、大脳新皮質の発生では、時期が進むにつれてPcGがNgn1遺伝子座のプロモーターおよびエンハンサー領域をブロードに抑制することで遺伝子の発現スイッチをオフにしている可能性が考えられた。この可能性を検証するために、PcGの必須コンポーネントであるRing1Bを神経系前駆細胞特異的にノックアウトすると、Ngn1のみではなく、utNgn1の発現も脱抑制され、発現レベルが上昇することが明らかとなった。この結果より、発生後期におけるNgn1の発現抑制時には、Ngn1遺伝子座のプロモーターのみではなくエンハンサー領域もPcGにより抑制されることが示唆された。本研究から、PcGはエンハンサーにコードされた機能性noncoding RNAの発現制御を介して遺伝子の転写調節を行うという新たなモデルが考えられる。