DNAメチル化の第2の遺伝子センサーとしてCDCA7を発見する新研究

Tokyo研究者たちは、新たにDNAメチル化を維持するためのセンサーを発見し、エピジェネティクスの理解を変える成果を上げました。DNAメチル化とは、DNAのシトシン塩基にメチル基を追加することで、DNA配列を変えることなく遺伝子発現を制御するプロセスです。このプロセスは様々な細胞タイプの正常な機能に不可欠であり、その破綻は免疫不全、セントロメア不安定性、顔面奇形（ICF）症候群のような疾患と関連しています。

以前は、UHRF1タンパク質が半メチル化DNAを検出する唯一のものであり、DNAメチル化維持に重要だと考えられていました。しかし、ロックフェラー大学と日本の科学者たちが、CDCA7遺伝子も半メチル化DNAを検出できることを発見しました。この発見により、CDCA7の変異がICF症候群のような病気を引き起こす理由が明らかになり、関連する分子プロセスについての理解が深まりました。

研究の主な発見は次のとおりです。

• CDCA7は真核細胞でヘミメチル化を感知します。
• CDCA7はヘミメチル化されたDNAにHELLSタンパク質を誘導します。
• その後、HELLSはヌクレオソームを再構築し、UHRF1がアクセスできるようにヘミメチル化部位を開放します。

DNA複製は複雑なプロセスであり、二本鎖DNAが一本鎖に分かれます。新しい相補鎖が形成される際、メチル基はすぐにはコピーされないため、ヘミメチル化DNAが生じます。UHRF1はこれらのヘミメチル化部位を検出し、DNMT1を呼び寄せて新しい鎖にメチル化マークを付加します。この過程は、次の複製サイクルが始まる前に、エピジェネティックなマークを維持するために必要です。

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CDCA7が特に密に詰まったヘテロクロマチン内で半メチル化を検出することの発見は重要です。ヘテロクロマチンはDNAメチル化に関与する酵素を含む多くの酵素へのアクセスを制限します。CDCA7は、ヌクレオソームからDNAをほどくことができるタンパク質であるHELLSと協力して、半メチル化部位を明らかにします。このプロセスは、CDCA7がUHRF1と比べて密集したクロマチン内でより効果的に機能することを示しています。

この発見により、遺伝子の制御方法や染色体の組織化の理解に新しい道が開かれました。また、半メチル化センサーがDNAメチル化の維持以外にも役割を担っている可能性を示唆しています。特定の染色体領域での半メチル化は、まだ科学者によって明らかにされていない重要な機能を持つかもしれません。さらなる研究によって、様々な遺伝性疾患との関連が明らかになり、エピジェネティックな制御に関する知識が深まる可能性があります。

研究によれば、エピジェネティックな調節は詳細で複雑であることが示されています。また、この分野で大きな進展があったことが強調されており、将来的な新たな発見の可能性も示唆されています。