DNAメチル化は、受精後急速に減少し、インプリンティング領域などの一部の領域を除いて初期化される。初期化されたDNAメチル化状態は、発生、分化に伴って蓄積し、組織特異的メチル化パターンを形成すると考えられている。これまでES細胞から各胚葉へ分化誘導する技術を用いたDNAメチル化パターンの比較は報告されていたが一つの系で三胚葉(内胚葉・中胚葉・外胚葉)への分化を同時に観察できる分化誘導系を用いた胚葉間比較は報告されていなかった。
今回、砂河孝行研究員は熊本大学発生医学研究センターの粂昭苑教授、白木伸明助教らとの共同研究によりES細胞から誘導した3胚葉(内胚葉・中胚葉・外胚葉)におけるDNAメチル化状態をMeDIP on chip法によりゲノムワイドに比較検討を行った。その結果、ES細胞からの3胚葉分化に伴い著しいDNAメチル化の増加は観察されるものの胚葉間の違いは少なく、遺伝子発現制御に重要なプロモーター領域は極めて低メチル化に保たれていることが分かった。一方、一部の生殖細胞において特異的に発現する遺伝子のプロモーター領域は、胚葉分化時に高度にメチル化していた。さらに、3胚葉由来組織である脳、肝臓、骨格筋および精子においても同様にメチル化状態を比較検討したところ、胚葉間同様に組織間の違いは殆どないことが分かった。また、胚葉間同様に生殖細胞特異的遺伝子のプロモーター領域は、体細胞組織においてメチル化されており、精子においては脱メチル化状態となっていた。
以上のことから発生の初期におけるDNAメチル化は、発生・分化における遺伝子発現制御を行っているというよりはむしろ生殖細胞特異的遺伝子の発現を恒常的に抑制することによって細胞運命を体細胞分化に固定する役割があると考えられた。
本研究成果は10/7付けでPLoS ONE誌に掲載された。
