ウシ胚盤胞と肝臓のH3K4me3修飾のゲノムワイド比較解析

抄録

【目的】初期胚を取り巻く環境要因によるエピゲノムの変容は，初期胚発生のみならず胎子発育，出生後の成長や健康にも長期にわたって影響しうる。初期胚期のエピジェネティック修飾の長期影響を解析する前段階として，初期胚と成長後の体組織の修飾の特異性と共通性を明らかにすることは重要と考えられる。本研究では，産業動物として重要なウシにおいて，胚盤胞のヒストンメチル化情報を代表的な修飾であるH3K4me3について明らかにし，既存の肝臓のデータと比較解析することにより，両者の特異性と共通性を明らかにすることを試みた。特に初期胚期の環境による長期影響に大きく関与するインプリント遺伝子に着目した。【方法】食肉市場由来ウシ卵巣から卵母細胞を採取し，体外受精により胚盤胞を作製した。胚盤胞約10個からなる3群についてH3K4me3抗体を用いてChIP-seq解析を行った。肝臓についてはVillar et al., (Cell, 2015）によるE-MTAB-2633に登録されている若齢雄牛のデータの内2頭を用いた。【結果】胚盤胞と肝臓について，それぞれ約20,000および14,000のH3K4me3ピークを得た。胚盤胞と肝臓で重複しない組織特異的ピークは，7,901および1,899ピークであった。これらのピーク近傍の遺伝子の内，転写開始点の上下3 kbのピーク被覆率が大きいものから上位100遺伝子でオントロジー解析を行うと，肝臓では肝臓の代表的機能に関わるターム，胚盤胞では胚発生に関わるタームが上位に濃縮された。胚盤胞と肝臓で共通のピークを転写開始点付近に持つ29個のインプリント遺伝子のピークの面積について主成分分析を行ったところ，第一主成分方向では共通の修飾でありながらも組織特異性が強い成分，第二主成分方向では個体差や条件差を反映していると考えられる成分が抽出された。これらのことからゲノムワイドなH3K4me3修飾の解析により，胚盤胞の作製条件の特徴づけや体組織と比較した場合の特異性や共通性の抽出が可能であると考えられた。