エピジェネティクス

エピジェネティクス分野は、がんや神経変性疾患、嗜癖の研究に取り組む研究者の注目を集める必須分野となっています。エピジェネティックのメカニズムには、遺伝子発現の一時的な活性化または抑制が関わっています。興味深いことに、これらの変化は、DNA配列を永続的に変化させるものではなくても、世代から世代へと伝わることがあります。エピジェネティクスの3つの主要なメカニズムは、DNAのメチル化、ヒストン修飾、RNA調節です。   

DNAのメチル化

DNAのメチル化は、エピジェネティクスの最もよく知られたメカニズムです。通常、シトシンの5位（C5）へのメチル基付加を助ける酵素であるメチルトランスフェラーゼが関わっています。この付加は主にシトシン‐リン酸‐グアニン（CpG）ジヌクレオチドで起こります。しかし、非CpGメチル化も起こります。DNAのメチル化の解析は、多くの場合、遺伝子発現の理解を助けるために行われます。この種の解析としては、DNAを切断した後にHPLCや質量分析法を用いて解析するメチル化定量、または亜硫酸水素ナトリウム変換後にPCRによるシークエンシングおよび解析を行うメチル化定量などがあります。

ヒストン修飾

ヒストン修飾はもう1つの古典的エピジェネティックのメカニズムです。アセチル化、メチル化、リン酸化や、遺伝子発現に影響を及ぼすその他のメカニズムによりヒストンを変化させる、さまざまな方法が関わっています。ヒストンはタンパク質であり、DNAとともにヌクレオソームを構成します。ヌクレオソームの束がクロマチンを作り、これが染色体を構成します。一般的にヒストン修飾は、アミノ酸のリジンまたはアルギニンを高い割合で含む、ヒストンのN末端尾部で起こります。このエピジェネティック調節を研究する1つの方法は、クロマチン免疫沈降（ChIP）法を使用することです。

RNA調節

RNA調節については、その他のエピジェネティックのメカニズムと比べてあまり知られていません。RNAシグナル伝達は、クロマチン構造の調節を通じてエピジェネティクスに役割を果たすと考えられています。mRNAや、特に長鎖ノンコーディングRNAなどのノンコーディングRNA、およびマイクロRNAが遺伝子発現を調節する仕組みについて検討されています。さらに、クロマチンとRNAの関連やエピジェネティクスにRNAが果たす役割を理解するために、RNA精製によるクロマチン単離（ChIRP）またはRNA免疫沈降（RIP）法が利用されています。

関連技術資料

• Histone Modification and Chromatin Remodeling | Epigenetics
  Epigenetic modifications are thought to occur through two key interconnected processes—DNA methylation and the covalent modification of histones.
• Introduction to DNA Methylation
  Epigenetic regulation starts with DNA wound around a set of completely acetylated histones associated with an activated, fully transcribed gene.
• p53: DNA Damage Response and Cancer
  p53 regulates gene expression, cell cycle control and functions as a tumor suppressor. Inactivation of p53 is closely tied to cancer development.
• Imprint ® DNA Modification Kit (MOD50) Protocol
  The Imprint DNA Modification Kit provides the reagents needed for bisulfite conversion and post-modification clean-up of DNA samples in less than 2 hours.
• Epigenetics Overview
  Epigenetics is a term coined to describe changes that are not mutation based but can still be passed on from generation to generation. Genes that are activated or repressed without any change in DNA sequence are epigenetically controlled. Epigenetic modifications are stable, but potentially reversible alterations in gene expression that occur without permanent changes in DNA sequence.
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関連プロトコル

• DIG Gel Mobility Shift Assay Troubleshooting
  To prevent nonspecific binding of the analyzed protein or extract to the DNA fragment or oligonucleotide, nonspecific competitor nucleic acid is added to the binding reaction.
• Imprint® Methylated DNA Quantification Kit (MDQ1) Protocol
  Imprint ^® Methylated DNA Quantification Kit (MDQ1) Protocol
• ChIP-qPCR and Data Analysis
  Chromatin Immunoprecipitation quantitative real-time PCR (ChIP-qPCR) is commonly used in studies that focus on specific genes and potential regulatory regions across differing experimental conditions and data analysis. qPCR enables DNA analysis in real time by analyzing fluorescent signal intensities that are proportional to the amount of amplicon.
• Chromatin Isolation by RNA Purification (ChIRP) Protocol
  Protocol for Chromatin Isolation by RNA Purification (ChIRP) Protocol
• Imprint® Chromatin Immunoprecipitation Kit (CHP1) Protocol
  The Sigma Imprint Chromatin Immunoprecipitation Kit uses a plate based system to allow rapid ChIP assays in a high throughput format
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