組織特異的遺伝子発現を示すマウスプロモーター領域における組織依存性および差次的メチル化領域（T-DMR）のDNAメチル化プロファイル

DNAメチル化は、多くの真核生物における重要なエピジェネティックな調節メカニズムを構成しますが、哺乳類のゲノムにおける遺伝子発現の調節におけるDNAメチル化の程度はよく理解されていません。マウス組織および細胞における制限タグを介した増幅を伴う組織依存性および差次的メチル化領域（T-DMR）プロファイリングのためのゲノム全体のDNAメチル化方法であるD-Reamを開発しました。-6〜2.5 kb（約30,000の転写スタート部位）の領域をカバーするマウスプロモータータイルアレイを使用して、3000を超えるT -DMRが大脳と比較して肝臓で低メチル化されていることがわかりました。肝臓のDNAメチル化プロファイルは、腎臓と脾臓のメチル化プロファイルとは異なりました。この低メチル化プロファイルは、HNF1AやHNF4Aなどの主要な転写因子を含む肝臓で特異的に発現する遺伝子をマークしました。T-DMRを持つ遺伝子、特にCPG島がない遺伝子とそのプロモーターにHNF-1A結合モチフィスを持つ遺伝子は、組織特異的発現と肝臓の低メチル化状態との間に良好な相関を示しました。転写開始部位から下流に位置するT-DMRは、組織特異的な遺伝子発現も示しました。これらのデータは、組織特異的遺伝子機能の多層調節がDNAメチル化組織プロファイリングによって解明される可能性があることを示しています。

DNA methylation constitutes an important epigenetic regulation mechanism in many eukaryotes, although the extent of DNA methylation in the regulation of gene expression in the mammalian genome is poorly understood. We developed D-REAM, a genome-wide DNA methylation analysis method for tissue-dependent and differentially methylated region (T-DMR) profiling with restriction tag-mediated amplification in mouse tissues and cells. Using a mouse promoter tiling array covering a region from -6 to 2.5 kb ( approximately 30,000 transcription start sites), we found that over 3000 T-DMRs are hypomethylated in liver compared to cerebrum. The DNA methylation profile of liver was distinct from that of kidney and spleen. This hypomethylation profile marked genes that are specifically expressed in liver, including key transcription factors such as Hnf1a and Hnf4a. Genes with T-DMRs, especially those lacking CpG islands and those with HNF-1A binding motifis in their promoters, showed good correlation between their tissue-specific expression and liver hypomethylation status. T-DMRs located downstream from their transcription start sites also showed tissue-specific gene expression. These data indicate that multilayered regulation of tissue-specific gene function could be elucidated by DNA methylation tissue profiling.