microRNA標的遺伝子の

標的特異的な

プロモーターメチル化

中央大学

理工学部

物理学科

田口善弘

１. イントロダクション:miRNAとは何か？

miRNA = microRNAの略

microRNA = 短い（〜２２塩基長）ncRNA

ncRNA = non coding RNA = タンパクをコードしないRNA。

　　　　　　　⇓

他の遺伝子の発現制御に関わっていると信じられている。

Protein Complex

miRNA:miRNA:

・種（多細胞生物）ごとに数百から数千種類。・個々のmiRNAは数十から数百のmRNAを発現抑止　⇒　分解 or 翻訳阻害

SEED match

ｍRNA 3'UTR

ｍiRNA 5'

miRNA標的遺伝子の標的特異的なプロモーターメチル化

ｍRNA 3'UTR

miRNA:miRNA:

核核

細胞質細胞質

メチル化

3'UTRプロモーター

ゲノム

あるmRNAのプロモーターメチル化が、あるmiRNAの標的であるかどうかで有意に異なっている(by Bioinformatic Analysis)

有意に発現亢進 or 抑止？

(t test, Wilcoxon test, KS test)

MiRaGE :MiRNA Ranking by Gene Expression

miRNA

標的遺伝子

標的遺伝子

VS

遺伝子

対象miRNA

MiRaGE 法

プロモーターメチル化

（非）メチル化？

セルライン（ヒト;in vitro）Correlation between miRNA-targeted-gene promoter methylation and miRNA regulation of target genes [v2; ref status: approved 1, approved with reservations 1, http://f1000r.es/z8]PUBLISHED: 27 3 2013 ,Y-h Taguchi, F1000Research 2013, 2:21 (doi:10.12688/f1000research.2-21.v2)

・271 Cell lines × 1921 human miRNAs (公的データベース)標的特異的なプロモーター非メチル化を有意に起こしている標的遺伝子群を持っているmiRNA 　⇒　全体の９割

・細胞老化において、標的特異的なプロモーター非メチル化を起こしている標的遺伝子を持っているmiRNAの標的遺伝子は発現が減少する

・ES細胞からの細胞分化において、標的特異的なプロモーター非メチル化を起こしている標的遺伝子を持っているmiRNAの標的遺伝子は発現が亢進する

つまり....、 in vitroで、

非常に多種類のヒトのセルラインにおいて、プロモーターがmiRNA標的特異的に非メチル化している。

また、このmiRNA標的特異的に非メチル化は、実際に、標的遺伝子の発現の亢進・抑制と相関している

ということが言える。

前頭葉

側頭葉

小脳

橋

発現亢進

メチル化

脳の領域比較（ヒト；in vivo)Possible miRNA coregulation of target genes in brain regions by both differential miRNA expression and miRNA-targeting-specific promoter methylation, IPSJ SIG Technical reports, Y-h. Taguchi, vol.2013-BIO-33(6), 1-6, (2013)

４領域間で・miRNA標的特異的な標的遺伝子の

発現の変化プロモーターメチル化

がみつかった・両者は強く相関（正負）

つまり....、in vivoでも

非常に多種類のヒトのセルラインにおいて、プロモーターがmiRNA標的特異的に非メチル化している。

また、このmiRNA標的特異的に非メチル化は、実際に、標的遺伝子の発現の亢進・抑制と相関している

ということが言える。

更に....

miRNA標的特異的な標的遺伝子の発現変化

　＝ miRNA標的特異的な標的遺伝子の 　　　　　　　プロモーターメチル化　　　　　　　　＋

　　miRNA発現量の変化

を仮定。広範に有意の相関を確認（詳細省略）。

⇒miRNA標的特異的な標的遺伝子のプロモーターメチル化とmiRNA自身による標的の発現制御は協同的に作用している。

さらにmiRNAの発現量の変化と標的遺伝子のmiRNA標的特異的な発現の変化が有意に相関しているmiRNAを６対（４領域間）の比較について決定し、標的遺伝子群のKEGG PATHWAY解析を行ったところ、脳機能に関係したPATHWAYが多く発見できた（詳細は省略）。このことから、標的遺伝子の発現変化、プロモーターメチル化、miRNAの発現の変化を統合的に解析することはmiRNAの機能予測に非常に有効であると期待される。

応用可能性応用可能性

・バイオマーカー：「miRNA標的特異的な標的遺伝子のプロモーターメチル化」は疾患のバイオマーカーになるか？

・創薬ターゲット：もし、「miRNA標的特異的な標的遺伝子のプロモーターメチル化」がmiRNAとの相互作用で生じているなら、miRNAの発現量を調整することでプロモーターメチル化を制御し、それを通じて発現を制御できるのでは？

MiRaGE法

公開サーバ：http://www.granular.com/MiRaGE/

Bioconductor(Rソフトのリポジトリ）http://www.bioconductor.org/packages/release/bioc/html/MiRaGE.html

Freely available....