ソーク研究所に派遣されている国際テニュアトラックの高橋悠太助教は、CpG配列をもたないDNAを挿入することで、CpGアイランドにDNAメチル化が誘導されることを突き止めました。DNAにコードされているたんぱく質の情報は、DNAの化学修飾により発現が制御されています。哺乳類のゲノムにおいて、シトシンの次にグアニンが現れる２塩基配列（CpG）のシトシンのほとんどがメチル化されているにも関わらず、CpG配列の出現頻度が高いCpGアイランドと呼ばれる領域においては、CpG配列のシトシンがメチル化されていないため、メチル化を阻害している要因について研究者間で長年議論になっていました。
本論文で、高橋悠太助教らの研究グループは、多能性幹細胞において、CpG配列をもたないDNAをCpGアイランドに挿入することで、CpGアイランドがメチル化されること、さらに、このメチル化は、挿入されたDNAを取り除いた後や長期間培養後、さらには細胞分化後にも維持されていることを発見しました。また、DNAミスマッチを修復するMLH1遺伝子のCpGアイランドに対し本法を適応することで、がんに関係するDNAメチル化異常をもつ多能性幹細胞を作り出せることがわかりました。加えて、研究グループは、Angleman症候群の患者由来の人工多能性幹細胞（iPS細胞）における、異常なDNAメチル化を修復することに成功しました。
これらの研究結果は、高メチル化されているゲノムにおいてCpGアイランドのみがメチル化されない仕組みについて新しい知見を与えるとともに、生物の発生やヒトの病気を理解するためのエピゲノム編集方法として応用できる可能性があります。
English
Yuta Takahashi, an International Tenure Track assistant professor who works in Salk Institute for Biological Studies, have revealed that insertion of CpG-free DNA into targeted CGIs induces de novo methylation of the entire CGI in human pluripotent stem cells (PSCs).
By using the new technology, the researchers established model mutations in the epigenome associated with colon cancer and restored abnormal methylation patterns in induced pluripotent stem cells derived from patients suffering from Angelman syndrome (AS). These results offer insights into the mechanism by which CGIs are protected from de novo methylation in PSCs and open new avenues for epigenome editing.
論文へのリンク
Integration of CpG-free DNA induces de novo methylation of CpG islands in pluripotent stem cell