エピジェネティック修飾の分子機構の解明

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昨年度は、メチルシトシンやヒドロキシメチルシトシンといったエピジェネティックなＤＮＡ修飾がヌクレオソーム構造に与える影響について、原子間力顕微鏡による測定で評価を行った。その結果、ＤＮＡのシトシンがメチル化されてメチルシトシンとなることでヌクレオソームの構造はより強固になり、さらにヒドロキシメチル化されることで、ヌクレオソーム構造は少し緩むということが明らかになった。この結果を踏まえ、今年度は、エピジェネティックなＤＮＡ修飾が転写反応に与える影響について、in vitro転写システムを用いて評価を行なった。始めに、ＣｐＧ配列のシトシンをメチル化したＤＮＡと、全てのシトシンをメチルシトシンあるいはヒドロキシメチルシトシンに置換したＤＮＡを作成し、このＤＮＡを用いてヌクレオソーム再構成を行なった。続いて、作成したヌクレオソーム、あるいはフリーのＤＮＡを鋳型としてin vitro転写反応を行い、転写産物の量を定量ＰＣＲにより測定した。その結果、ヌクレオソーム再構成を行なっていないフリーのＤＮＡではＣｐＧ配列をメチル化した場合に転写産物の量の減少が見られた。また、全てのシトシンをメチルシトシンあるいはヒドロキシメチルシトシンに置換した場合には、さらに転写産物の量が減少した。この理由としては、メチルシトシンにメチル化ＤＮＡ結合タンパク質が結合して転写が抑制されたことの他に、シトシンがメチルシトシンあるいはヒドロキシメチルシトシンに置換されことによる立体的な障害により、転写因子のプロモーターへの結合、あるいは転写反応の進行が阻害されたためであると考えられる。ヌクレオソーム再構成を行なったＤＮＡにおいても同様の転写産物量の減少の傾向が見られた。