細胞分化過程における低CpGプロモーターのメチル化消失

ゲノムサイエンス分野の永江玄太助教、砂河孝行博士研究員は、ヒト正常臓器における網羅的DNAメチル化解析を行い、低CpGプロモーターにおける組織特異的なメチル化消失を見出しました。また、熊本大学発生医学研究所の粂昭苑教授、白木伸明助教との共同研究においてES細胞からの分化誘導でこのようなメチル化消失が生じることを示し、この結果をHuman Molecular Genetics誌(published online)に報告しました。

ヒトのからだはさまざまな種類の細胞から成りたっていますが、DNAメチル化をはじめそれぞれ特有のエピゲノム情報を持っています。この組織特異的メチル化領域(T-DMR)は、受精卵から分化していく過程でCpGアイランドのプロモーター領域にメチル化が加わっていくと考えられてきました。本研究では、ヒトの12の正常臓器のメチル化プロファイルを比較し、CpG密度の低いプロモーター領域では組織特異的にDNAメチル化が消失していることを見出しました。組織特異的脱メチル化遺伝子は、遺伝子発現や特定の転写因子の結合配列とも関連がみられました。この組織特異的脱メチル化遺伝子はES細胞においては高度にメチル化されており、in vitroでの肝細胞への分化誘導により徐々に低メチル化領域が拡大することを確認しました。逆に、iPS細胞(線維芽細胞由来)へのリプログラミングの際に特異的低メチル化遺伝子のプロモーターではメチル化が再獲得されました。以上の結果は、終末分化過程において低CpGプロモーター領域は組織特異的に脱メチル化を生じることを示唆しており、エピゲノム情報がヒトの発生分化における時空間的な遺伝子発現制御に重要であると考えられます。

Genta Nagae, Takayuki Isagawa, Nobuaki Shiraki, Takanori Fujita, Shogo Yamamoto, Shuichi Tsutsumi, Aya Nonaka, Sayaka Yoshiba, Keisuke Matsusaka, Yutaka Midorikawa, Shumpei Ishikawa, Hidenobu Soejima, Masashi Fukayama, Hirofumi Suemori, Norio Nakatsuji, Shoen Kume, and Hiroyuki Aburatani

Tissue-specific demethylation in CpG-poor promoters during cellular differentiation

Hum. Mol. Genet. (2011) first published online April 19, 2011

doi:10.1093/hmg/ddr170

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