Role of epigenome regulation for pluripotency transition from naive to primed state

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マウスES細胞において、転写因子Dppa2とポリコーム群Pcgf6は共に、新規DNAメチル化の標的遺伝子（Germline遺伝子、Dux及び一部の発生関連遺伝子)に結合することが分かった。この遺伝子群におけるDNAメチル化レベルが、Dppa2欠損で増加し、Pcgf6欠損で減少するが、Dppa2/Pcgf6両欠損ではこれらの影響がキャンセルされて、野生型に近いレベルに戻ることが分かった。新規DNAメチル化酵素Dnmt3bの結合様式もDNAメチル化レベルと同様の変化を示した。一方、Dppa2欠損・Pcgf6欠損・Dppa2/Pcgf6両欠損ES細胞における、これら遺伝子の発現レベルとH3K4me2/3修飾レベルの変化は、DNAメチル化レベルと逆相関を示した。Dppa2はCompass-like/MLL2複合体と結合しており、この複合体の構成因子WDR5の結合レベルもH3K4me2/3修飾レベルと同様の変化を示した。Dppa2欠損・Pcgf6欠損・Dppa2/Pcgf6両欠損ES細胞の分化能を評価するため、これらにmCherry蛍光タンパクを導入後、野生型マウス胚盤胞に注入して、ES細胞が生着したキメラ胚の解析を行った。その結果、Dppa2欠損ES細胞またはPcgf6欠損ES細胞が生着した胚は胎生13.5-14.5日の時点で発生異常を示したが、Dppa2/Pcgf6両欠損ES細胞が生着した胚の大半が胎生13.5-14.5日の時点でほぼ正常であった。以上より、Dppa2とPcgf6が、Compass-like/MLL2複合体の拮抗的な制御を介して、新規DNAメチル化の標的遺伝子におけるH3K4me2/3修飾とDNAメチル化修飾のレベルを適切に維持しており、この拮抗的制御がES細胞のdevelopmental potentialに重要であることが明らかになった。