2つのアプローチが、ヒト疾患の可能性を伴う「切り替え可能または遺伝的影響を受けた対立遺伝子特異的DNAメチル化」の新しいパラダイムを明らかにしています

刻印された遺伝子は、初期の胚発生中の環境への影響に対して脆弱であり、それによって成人期の疾患の発症に貢献しています。いくつかの生殖列の刻印でのモノアレンニックメチル化は、DNMT1依存性として報告されています。しかし、これら2つのエピジェネティックな属性のうち、DNMT1依存性または対立遺伝子メチル化のどれが環境ストレッサーに影響を受けやすい遺伝子を刻印しているかは決定されていません。ここでは、マウスゲノムの2468 DNMT1依存DNAメチル化パターンを特定するために、Noredと呼ばれる新しいアプローチを開発しました。さらに、バイモーダルメチル化パターンの2487領域を検出するために、遺伝的変異非依存性アプローチ（メチルモサイクと呼ばれる）に基づいたアルゴリズムを開発しました。2つのアプローチでは、既知の生殖細胞系対立遺伝子特異的メチル化パターン（ASM）を含む207の地域が特定されました。4つの独立したマウス胚性幹細胞株におけるメチル化の検査により、Noredとメチルモサイク（HCN2とPARK7）の両方によって同定された2つの領域が、オリジン依存性の対立遺伝子メチル化を示さなかったことが示されています。これらの4つのF1ハイブリッド細胞株では、HCN2遺伝子座のCAST対立遺伝子の遺伝的変異は、C57または129株のいずれかを伴う相互の交配でCAST対立遺伝子低メチル化を優先する可能性のあるMTF-1の転写因子結合部位を導入します。対照的に、4つのF1ハイブリッド細胞株におけるJ1近交系およびPARK7 ASMのHCN2 ASMの各対立遺伝子は、低または高メチル化のいずれかで同様の傾向を示し、「ランダムなスイッチ可能な」ASMを示唆しています。公開された結果とともに、ASMに関するデータにより、常染色体遺伝子のサブセットを制御する可能性のある局所的な「常染色体染色体不活性化（ACI）」の仮説を提案するようになりました。したがって、我々の結果は、モノアレンニックメチル化を理解するための新しい手段を開き、環境および栄養曝露モデルで調べる候補遺伝子の豊富なリソースを提供します。

Imprinted genes are vulnerable to environmental influences during early embryonic development, thereby contributing to the onset of disease in adulthood. Monoallelic methylation at several germline imprints has been reported as DNMT1-dependent. However, which of these two epigenetic attributes, DNMT1-dependence or allelic methylation, renders imprinted genes susceptible to environmental stressors has not been determined. Herein, we developed a new approach, referred to as NORED, to identify 2468 DNMT1-dependent DNA methylation patterns in the mouse genome. We further developed an algorithm based on a genetic variation-independent approach (referred to as MethylMosaic) to detect 2487 regions with bimodal methylation patterns. Two approaches identified 207 regions, including known imprinted germline allele-specific methylation patterns (ASMs), that were both NORED and MethylMosaic regions. Examination of methylation in four independent mouse embryonic stem cell lines shows that two regions identified by both NORED and MethylMosaic (Hcn2 and Park7) did not display parent-of-origin-dependent allelic methylation. In these four F1 hybrid cell lines, genetic variation in Cast allele at Hcn2 locus introduces a transcription factor binding site for MTF-1 that may predispose Cast allelic hypomethylation in a reciprocal cross with either C57 or 129 strains. In contrast, each allele of Hcn2 ASM in J1 inbred cell line and Park7 ASM in four F1 hybrid cell lines seems to exhibit similar propensity to be either hypo- or hypermethylated, suggesting a 'random, switchable' ASM. Together with published results, our data on ASMs prompted us to propose a hypothesis of regional 'autosomal chromosome inactivation (ACI)' that may control a subset of autosomal genes. Therefore, our results open a new avenue to understand monoallelic methylation and provide a rich resource of candidate genes to examine in environmental and nutritional exposure models.