ＥＳ細胞におけるＤＮＡメチル化と脱メチル化の細胞周期依存的連続変換現象の機構解明

本研究では、分化した細胞核が再度多能性を獲得し、幹細胞化するプロセスであるエピジェネティックリプログラミングの機構解明を目指した。DNAメチル化の正確な制御は、哺乳類の正常胚発生や細胞分化に必須である。DNAメチル化酵素には、新規付加型のDnmt3aとDnmt3b、維持型のDnmt1がある。この全ての活性を欠損したDnmt1/3a/3b TKO ESCsは、分化能を持たず、分化誘導を行うと細胞死を起こす。一方、Dnmt3a/3b欠損(DKO) ESCsは、ある程度分化可能である。このことは、DKO ESCsに残るDnmt1が、分化を制御できることを示唆している。Dnmt1酵素は、in vitroで非メチル化DNAを基質としてメチル化できることから、Dnmt1の新規メチル化活性については長く議論されてきた。しかし、胚発生過程におけるDnmt1の新規メチル化活性の存在や機能については、いまだ不明な点が多い。これまでに、Dnmt1の新規付加活性は未分化なESCsでは検出感度以下であるが、分化依存的に増加することを見出した。また、TGFbシグナルの活性化剤ActivinA、Tet酵素やヒストンH3K9の脱メチル化酵素を活性化するビタミンC、ヒストン脱アセチル化阻害剤などのクロマチンを活性化する薬剤を用いて培養をするとDnmt1による新規メチル化が亢進した。以上から、Dnmt1の新規メチル化活性にはクロマチン活性化が必要であると考えられる。また、DNAのメチル化レベルの低いDnmts欠損ESCsでは、分化早期に中内胚葉や始原生殖細胞(PGCs)マーカーの発現上昇が見られた。よって、クロマチン緩和を伴うリプロフラミング時には、その脱分化プロセスを負に調節する機構が必要であり、Dnmt1の新規メチル化活性がDnmt3a/3bの働きを補強することで正常発生を制御している可能性が考えられる。

本研究では、分化した細胞核が再度多能性を獲得し、幹細胞化するプロセスであるエピジェネティックリプログラミングの機構解明を目指した。DNAメチル化の正確な制御は、哺乳類の正常胚発生や細胞分化に必須である。DNAメチル化酵素には、新規付加型のDnmt3aとDnmt3b、維持型のDnmt1がある。この全ての活性を欠損したDnmt1/3a/3b TKO ESCsは、分化能を持たず、分化誘導を行うと細胞死を起こす。一方、Dnmt3a/3b欠損(DKO) ESCsは、ある程度分化可能である。このことは、DKO ESCsに残るDnmt1が、分化を制御できることを示唆している。Dnmt1酵素は、in vitroで非メチル化DNAを基質としてメチル化できることから、Dnmt1の新規メチル化活性については長く議論されてきた。しかし、胚発生過程におけるDnmt1の新規メチル化活性の存在や機能については、いまだ不明な点が多い。これまでに、Dnmt1の新規付加活性は未分化なESCsでは検出感度以下であるが、分化依存的に増加することを見出した。また、TGFbシグナルの活性化剤ActivinA、Tet酵素やヒストンH3K9の脱メチル化酵素を活性化するビタミンC、ヒストン脱アセチル化阻害剤などのクロマチンを活性化する薬剤を用いて培養をするとDnmt1による新規メチル化が亢進した。以上から、Dnmt1の新規メチル化活性にはクロマチン活性化が必要であると考えられる。また、DNAのメチル化レベルの低いDnmts欠損ESCsでは、分化早期に中内胚葉や始原生殖細胞(PGCs)マーカーの発現上昇が見られた。よって、クロマチン緩和を伴うリプロフラミング時には、その脱分化プロセスを負に調節する機構が必要であり、Dnmt1の新規メチル化活性がDnmt3a/3bの働きを補強することで正常発生を制御している可能性が考えられる。