초록 ▼

DNA 메틸화와 하이드록시메틸화는 발생 분화과정에서 중요한 역할을 할 것으로 알려져 왔으나 세포분화과정에서 5-methylcytisine(5mC), 5-hydroxymethylcytosine(5hmC)의 Genome-wide 분포의 변화에 대한 연구는 매우 제한 되어있었다.
본 연구에서 인간배아줄기세포가 신경전구체세포 및 도파민 뉴런으로 분화될 때 일어나는 5mC, 5hmC 분포의 변화를 차세대염기서열결정기술(NGS)를 이용하여 분석하였다. 줄기세포의 분화과정에서 DNA 메틸화가 매우 다이나믹한 변화를 보이며, 특히 분화에 중

DNA 메틸화와 하이드록시메틸화는 발생 분화과정에서 중요한 역할을 할 것으로 알려져 왔으나 세포분화과정에서 5-methylcytisine(5mC), 5-hydroxymethylcytosine(5hmC)의 Genome-wide 분포의 변화에 대한 연구는 매우 제한 되어있었다.
본 연구에서 인간배아줄기세포가 신경전구체세포 및 도파민 뉴런으로 분화될 때 일어나는 5mC, 5hmC 분포의 변화를 차세대염기서열결정기술(NGS)를 이용하여 분석하였다. 줄기세포의 분화과정에서 DNA 메틸화가 매우 다이나믹한 변화를 보이며, 특히 분화에 중요한 역할을 하는 유전자들의 Gene-body 영역 전반에 5hmC 분포가 증가함을 밝혔다. 또한, 줄기세포능 유지에 중요한 유전자들은 분화 과정에서 프로모터 부위 메틸화가 증가하여 발현이 억제됨을 관찰하였다.
T 세포 분화과정에서 Transcriptome 변화, DNA methylome 변화, DNA hydroxymethylome 변화를 RNA-seq, MBD-seq, hMeDIP-seq 기술로 분석하였으며, 분화 과정에서 Enhancer부의의 DNA 메틸화가 감소하고 DNA 하이드록시메틸화가 증가함을 밝혔다.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results of Research
1. Dynamic changes of the DNA methylome and hydroxymethylome during neural differentiation of hES cells
DNA methylation and hydroxymethylation have been implicated in normal development and differentiation, but our knowledge is limited about the genome-wide distribution

Ⅳ. Results of Research
1. Dynamic changes of the DNA methylome and hydroxymethylome during neural differentiation of hES cells
DNA methylation and hydroxymethylation have been implicated in normal development and differentiation, but our knowledge is limited about the genome-wide distribution of 5-methylcytosine (5 mC) and 5-hydroxymethylcytosine (5 hmC) during cellular differentiation. Using an in vitro model system of gradual differentiation of human embryonic stem (hES) cells into ventral midbrain-type neural precursor cells and terminally into dopamine neurons,weobserved dramatic genome-wide changes in 5 mCand 5 hmCpatterns duringlineagecommitment. The 5 hmC pattern was dynamic in promoters, exons and enhancers. DNA hydroxymethylation within the gene body was associated with gene activation. The neurogenesis-related genes NOTCH1, RGMA and AKT1 acquired 5 hmCin the gene body and were up-regulated during differentiation.DNAmethylation in the promoter was associated with gene repression. The pluripotency-related genes POU5F1, ZFP42 and HMGA1 acquired 5 mC in their promoters and were down-regulated during differentiation. Promoter methylation also acted as a locking mechanism to maintain gene silencing. The mesoderm development-related genes NKX2-8, TNFSF11 and NFATC1 acquired promoter methylation during neural differentiation even though they were already silenced inhEScells.Ourfindings will help elucidate the molecularmechanisms underlying lineage-specific differentiation of pluripotent stem cells during human embryonic development.

2. Transcriptional and epigenetic control of T cell lineage commitment The stepwise process of T cell development from multipotent precursor is guided by the interactive action of transcription factors and epigenetic mechanism. DNA methylation and hydroxymethylation have crucial roles in mammalian development and lineage commitment. To elucidate the transcriptional network and epigenetic mechanism underlying T cell lineage commitment, we investigated genome-wide changes of gene expression, DNA methylation and hydroxymethylation of five successive populations of T cell development (DN3, DN4, DP, CD4+, and CD8+) using RNA-seq, MeDIP-seq and hMeDIP-seq, respectively. We found the major genome-wide transcriptomic and epigenomic changes occurred in the DN4 to DP transition. Cells in DP stage showed increased expression of genes involved in chromatin modification and showed dramatic change of DNA hydroxymethylation. We further elucidated the interactive networks of transcription factors, chromatin modifiers and DNA methylation. This study will provide the framework for understanding the complexity of T cell lineage commitment.

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 6
• C O N T E N T S ... 9
• 목차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 제 1 절 연구개발의 목적 ... 11
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 11
• 제 3 절 연구개발의 범위 ... 12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 13
• 제 1 절 국내외 연구 현황 ... 13
• 제 2 절 국내외 기술개발현황에서 본 연구결과가 차지하는 위치 ... 14
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 17
• 제 1 절 줄기세포 분화과정에서 Genome-wide DNA 메틸화 및 DNA 하이드록시메틸화 변화 분석 연구 ... 17
• 제 2 절 마우스 T 세포 분화과정에서 DNA 메틸화 및 DNA 하이드록시메틸화 변화 분석 연구 ... 21
• 제 4 장 연구개발결과의 활용계획 ... 25
• 제 5 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 27
• 제 6 장 참고문헌 ... 28
• 끝페이지 ... 29