人為的ｐｉＲＮＡ誘導システムによるＤＮＡメチル化制御

人工 piRNA 诱导系统控制 DNA 甲基化

• 批准号: 13J06162
• 负责人: 伊藤 大介
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06162/
• 关键词: DNAメチル化; 精子形成; piRNA; エピジェネティクス

piRNA (PIWI-interacting RNA)は、長さ25-31塩基長程度の小分子RNAであり、胎仔期雄性生殖細胞においてDNAのメチル化を介したレトロトランスポゾン遺伝子の抑制に寄与している。前年度、当研究者はこのpiRNAを人為的に産生し、標的遺伝子をDNAのメチル化によって抑制するシステムを確立した。本年度は、このシステムを用いて1)精子形成過程で発現する遺伝子の機能解析、および2)エピジェネティック遺伝、という2つの研究テーマに着手した。精子形成過程では、ゲノムDNAのエピジェネティックな状態がダイナミックに変化することが知られている。このエピジェネティック修飾の精子形成における役割を明らかにするため、ヒストンH3K4メチル化酵素であるMLL1(Mixed lineage leukemia 1)に対してpiRNAを産生するトランスジェニックマウスを作製した。詳細な解析から、このトランスジェニックマウスでは精子形成の障害と、次世代の仔の発生異常が生じることが示された。以上の結果は、ヒストンH3K4のメチル化パターンの確立が雄性生殖細胞の発生に必須であり、その異常が次世代の発生に影響し得る事を示唆している。エピジェネティック遺伝とは、生殖細胞のエピゲノム異常が次世代に伝播し、その表現型に何らかの影響を与えるという現象の事を指す。しかしながら、適切な実験系が存在しないため、エピジェネティック異常と、表現型異常の因果関係は不明なままである。当該研究者は、上記の人為的piRNA-メチル化誘導システムを用い、この現象に新たな知見を与えようと試みた。本年度は、モデル遺伝子として初期発生に重要なPeg10(Paternally expressed gene 10)と、家族性大腸がんの原因因子として考えられているMsh2(Mut S homolog 2)に対してpiRNAを産生するマウスを作製した。現在、これらのマウスの解析をおこなっている最中である。

PiRNA (PIWI - interacting RNA) は, degree of さ 25 to 31 salt base long の small rnas で あ り, tire seed phase of the male germ cell に お い て DNA の メ チ ル change を interface し た レ ト ロ ト ラ ン ス ポ ゾ ン heritage 伝 の inhibit に send and し て い る. Year before, when the researchers は こ の piRNA を に し, mark of artificial 伝 son を DNA の メ チ ル change に よ っ て inhibit す る シ ス テ ム を establish し た. This year は, こ の シ ス テ ム を with い て 1) sperm formation で 発 now す る heritage 伝 の function parsing, お よ び 2) エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ッ ク heritage 伝, と い う 2 つ の research テ ー マ に to し た. Sperm formation で は, ゲ ノ ム DNA の エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ッ ク な state が ダ イ ナ ミ ッ ク に variations change す る こ と が know ら れ て い る. こ の エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ッ ク modified の spermatogenesis に お け る "を cut Ming ら か に す る た め, ヒ ス ト ン H3K4 メ チ ル phenoloxidase で あ る MLL1 (Mixed lineage leukemia (1) に し seaborne て piRNA を produce す る ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス を cropping し た. Detailed な parsing か ら, こ の ト ラ ン ス ジ ェ ニ ッ ク マ ウ ス で は spermatogenesis の handicap of と, next generation の seed の 発 raw abnormal が raw じ る こ と が shown さ れ た. の above results は, ヒ ス ト ン H3K4 の メ チ ル change パ タ ー ン の establish が male reproductive cells の 発 raw に must で あ り, そ の abnormal が nextgen の 発 raw に influence し を る things in business し て い る. エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ッ ク heritage 伝 と は, reproductive cells の エ ピ ゲ ノ ム abnormal が nextgen に 伝 し feeding, そ の phenotype に what ら か の influence を and え る と い う phenomenon を refers to す の. し か し な が ら, appropriate な be 験 system exist が し な い た め, エ ピ ジ ェ ネ テ ィ ッ ク abnormal と, abnormal phenotypes の causal masato は unknown な ま ま で あ る. When the researchers は の artificial piRNA, remember - メ チ ル change induced シ ス テ ム を い, こ の phenomenon に new た な knowledge を and え よ う と try み た. Son this year は, モ デ ル heritage 伝 と し て 発 born early に important な Peg10 (Paternally expressed gene 10) と, familial colon が ん の reason factor と し て exam え ら れ て い る Msh2 (Mut S homolog 2)に exerts する た ウスを action on てpiRNAを and た た. Now, をお れら れら ウス ウス ウス ウス is analyzed in をお なって なって る る.

项目成果

雄性生殖細胞における人為的piRNA産生を介したDNAメチル化の誘導

通过雄性生殖细胞中人工 piRNA 的产生诱导 DNA 甲基化

• 发表时间: 2015
• 作者: Akira Kato;Yuya Matsumoto;Yo Kobayashi;Masakatsu G. Fujie;D Itou et al.;加藤陽，松本侑也，小林洋，菅野重樹，藤江正克;伊藤 大介
• 通讯作者: 伊藤 大介

MVHヘリカーゼ活性はLINE-1レトロトランスポゾンの抑制に必須である

MVH 解旋酶活性对于 LINE-1 逆转录转座子抑制至关重要

• 发表时间: 2013
• 作者: Yuya Matsumoto;Motoyuki Amemiya;Daisuke Kaneishi;Yasutaka Nakashima;Masatoshi Seki;Takeshi Ando;Yo Kobayashi;Hiroshi Iijima;Masanori Nagaoka;Masakatsu G. Fujie;伊藤 大介;伊藤 大介
• 通讯作者: 伊藤 大介

Induction of DNA Methylation by Artificial piRNA Production in Male Germ Cells

• DOI: 10.1016/j.cub.2015.01.060
• 发表时间: 2015-03-30
• 期刊: CURRENT BIOLOGY
• 影响因子: 9.2
• 作者: Itou, Daisuke;Shiromoto, Yusuke;Nakano, Toru
• 通讯作者: Nakano, Toru

人為的piRNA産生を介したDNAメチル化の操作

通过人工 piRNA 生产操纵 DNA 甲基化

• 发表时间: 2015
• 作者: Akira Kato;Yuya Matsumoto;Yo Kobayashi;Masakatsu G. Fujie;D Itou et al.;加藤陽，松本侑也，小林洋，菅野重樹，藤江正克;伊藤 大介;川崎基資，築根まり子，松本侑也，小林洋，宮下朋之，藤江正克;伊藤 大介
• 通讯作者: 伊藤 大介