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-Istracting RNA）是一种小分子RNA，长度约为25-31个碱基，并在胎儿阶段通过雄性生殖细胞中DNA甲基化抑制逆转转座子基因。在上一年，我们的研究人员建立了一个人为产生这种piRNA并通过DNA甲基化抑制靶基因的系统。今年，我们使用该系统开始了两个研究主题：1）在精子发生过程中表达的基因的功能分析，以及2）表观遗传遗传。众所周知，基因组DNA的表观遗传状态在精子发生过程中动态变化。为了阐明这种表观遗传学修饰在精子发生中的作用，制备了针对MLL1（混合谱系白血病1）（一种组蛋白H3K4甲基酶）产生PIRNA的转基因小鼠。详细的分析表明，这些转基因小鼠的精子发生受损和下一代幼崽的异常发育。以上结果表明，建立组蛋白H3K4的甲基化模式对于雄性生殖细胞的发展至关重要，并且异常可能会影响下一代的发展。表观遗传遗传是指将生殖细胞中表观基因组异常传播到下一代并对其表型产生一定影响的现象。但是，由于没有适当的实验系统，表观遗传异常与表型异常之间的因果关系尚不清楚。研究人员试图使用上述人工PIRNA-甲基化诱导系统为这种现象提供新的见解。今年，生产PIRNA的小鼠是针对PEG10（亲子表达的基因10）制备的，这对于早期发育作为模型基因很重要，而MSH2（Mut S同源2）被认为是家族性结肠癌的病因。我们目前正在对这些小鼠进行分析。

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