DNMT3A

DNA (cytosine-5)-methyltransferase 3A
DNA (cytosine-5-)-methyltransferase 3 alpha
DNA cytosine methyltransferase 3A2
DNA MTase HsaIIIA
DNM3A_HUMAN
DNMT3A2
M.HsaIIIA

DNMT3A遺伝子は、DNAメチルトランスフェラーゼ3αという酵素の生成を指示しています。この酵素は、DNAメチル化に関与し、DNA分子内のシトシンという構成要素にメチル基（炭素原子1つと水素原子3つで構成される）を付加することで、遺伝子の発現を調節しています。

DNAのメチル化は、さまざまな細胞機能において非常に重要です。このプロセスにより、遺伝子サイレンシング（特定の遺伝子の発現を抑制すること）が行われ、細胞内のタンパク質や脂肪の反応が制御され、神経系における神経伝達物質の処理が調整されます。特に、DNAメチルトランスフェラーゼ3αは、出生前の発育中にDNAメチル化パターンを確立する上で重要な役割を果たしています。

さらに、造血幹細胞などの初期の血液細胞では、DNMT3Aによって確立されたメチル化パターンが、異なる血液細胞タイプへの分化（成熟）を促進します。この酵素の働きにより、未成熟な細胞がより高度に分化した細胞に成長し、体の各機能を担う細胞へと変化します。

Acute myeloid leukemia, somatic　体細胞性急性骨髄性白血病 601626 3

Heyn-Sproul-Jackson syndrome　ヘイン・スプルー・ジャクソン症候群 618724 AD　 3

Tatton-Brown-Rahman syndrome タットン・ブラウン・ラーマン症候群　615879 AD　 3

DNMT3A遺伝子は、DNAメチル化に重要なDNAメチルトランスフェラーゼ3αという酵素をコードしています。DNAメチル化は、DNAにメチル基（炭素原子1個と水素原子3個）を付加し、遺伝子発現を調節するプロセスです。メチル化は、遺伝子のサイレンシング（発現の抑制）や、細胞内での重要な反応の制御に関与しており、特に神経系の機能や、細胞の発達において重要です。

Leiら（1996年）は、DNAメチル化に関与する新しいde novoメチルトランスフェラーゼの存在を示唆し、後にOkanoら（1998年）がDNMT3AおよびDNMT3Bの遺伝子を特定しました。これらの酵素は、未分化な胚性幹細胞で高い発現を示し、DNAのメチル化パターンを確立する上で特に重要です。さらに、DNMT3Aは成体の様々な組織でも発現し、特に胎児組織で強く見られます。

Chenら（2002年）は、DNMT3A2と呼ばれる短いアイソフォームを特定しました。このアイソフォームは、DNAメチル化に関わりつつも、通常のDNMT3Aとは異なる細胞内での局在を示し、異なるDNA標的や機能を持つ可能性があると考えられています。

さらに、Guら（2022年）は、マウスにおけるDnmt3a1とDnmt3a2という2つの主要なアイソフォームが、幹細胞や体細胞で異なる発現パターンを持つことを確認しました。

Weisenbergerら（2002年）は、DNMT3A遺伝子には26のエクソンがあり、その中にエクソン1-αとエクソン1-βという代替の第1エクソンが含まれていることを明らかにしました。これらのエクソンはCpGリッチ領域に位置しており、エクソン1-βにはエクソン2で終結する短いオープンリーディングフレーム（ORF）が存在する可能性が示唆されています。さらに、DNMT3A遺伝子にはポリアデニレーション部位も別に存在しています。

一方、Yanagisawaら（2002年）は、DNMT3A遺伝子に3つの非翻訳の選択的第1エクソン（エクソン1A、1B、1C）が存在し、それぞれが独自のプロモーター領域に関連していることを報告しました。これらのプロモーターにはTATA配列がなく、エクソン1Aおよび1Bに関連するプロモーターはCpGリッチであるのに対し、エクソン1Cに関連するプロモーターはCpGが少ない特徴を持っています。また、転写開始部位は4つ存在し、そのうちの2つはエクソン1Bにあります。

Xieら（1999年）およびRobertsonら（1999年）は、共にFISH法（蛍光in situハイブリダイゼーション）を使用して、DNMT3A遺伝子が2p23に位置することを確認しました。この技術により、DNMT3A遺伝子がヒト染色体の2番染色体の短腕23領域に正確にマッピングされました。

Jiaら（2007年）は、結晶構造解析により、DNMT3L（DNAメチルトランスフェラーゼ3様タンパク質）のC末端ドメインがDNMT3Aの触媒ドメインと相互作用し、DNMT3Lが非メチル化ヒストンテールに結合してDNMT3Aの活性化を促進することを示しました。DNMT3AとDNMT3Lの複合体は、さらに二量体を形成し、2つの活性部位を持つ四量体複合体を構成します。この構造では、DNMT3Aの活性部位がDNAのらせんに沿って周期的に配置されており、メチル化CpG部位と8～10塩基対の間隔があることがわかりました。これにより、DNMT3AはDNAを周期的にメチル化するように誘導されます。

Guoら（2015年）は、DNMT3A/DNMT3L複合体の結晶構造を決定し、自己抑制型および活性型の構造をそれぞれ3.82Åおよび2.90Åの分解能で解明しました。DNMT3AのADDドメインが触媒ドメインと相互作用し、酵素活性を抑制することが示されましたが、ヒストンH3の結合により、この自己抑制が解除され、酵素が活性化されることが明らかになりました。

Zhangら（2018年）は、DNMT3A-DNMT3L-DNA複合体の2.65Åの結晶構造を報告し、DNMT3Aの2つの単量体が同じDNA鎖内の2つのCpG部位を同時に攻撃することを示しました。この構造では、DNMT3Aが14塩基対離れたCpGジヌクレオチドを標的にすることが確認され、Arg836がCpGとの重要な接触を担っていました。また、DNMT3Aの体細胞変異が酵素活性の低下と血液がんの発症に関連していることも明らかになりました。

Okanoら（1998年）は、マウスのDnmt3aおよびDnmt3bが新規のDNAメチルトランスフェラーゼをコードしていることを示唆する実験を行いました。これにより、de novoメチル化に関与する重要なエピジェネティック調節因子が発見されました。

キムら（2002年）は、昆虫細胞やCOS-7細胞で発現させた組み換えタンパク質を用いて、DNMT1、DNMT3A、およびDNMT3Bが相互作用することを特定しました。DNMT3AとDNMT3Bは、DNMT1が存在しない場合でも複合体を形成することができ、これらの相互作用ドメインは各タンパク質のN末端にあることが示されました。この相互作用は、メチル化がゲノム全体に広がるプロセスを示唆しています。

Vireら（2006年）は、ポリコーム群（PcG）のサイレンシング経路とDNAメチルトランスフェラーゼシステムが関連していることを示し、EZH2がDNMT1、DNMT3A、DNMT3Bをリクルートすることで、エピジェネティックな抑制に重要な役割を果たしていることを明らかにしました。EZH2は、DNAメチル化の主要なプラットフォームとして機能しています。

Ooiら（2007年）は、質量分析により、内在性のDNMT3LがDNMT3A2やDNMT3Bと相互作用し、ヒストンH3の非メチル化リジン4に結合することで新たなDNAメチル化を誘導することを示しました。

Fabriら（2007年）は、miR-29ファミリーが肺がんでDNMT3AおよびDNMT3Bの発現を抑制することを発見し、これらのmiRNAが腫瘍抑制遺伝子の再発現を促進することで、腫瘍形成を抑制する可能性を示唆しました。

Baladaら（2008年）は、全身性エリテマトーデス（SLE）患者のT細胞でDNA低メチル化が認められたことを報告し、これがSLEの疾患活動性と関連している可能性を示唆しました。

Wuら（2010年）は、Dnmt3aが出生後の神経幹細胞で発現し、神経新生に不可欠であることを示し、ポリコーム群の抑制と拮抗することで神経発生遺伝子の発現を促進していることを明らかにしました。

Smallwoodら（2011年）は、Dnmt3aおよびDnmt3lがマウスの卵母細胞でゲノム全体のメチル化に重要な役割を果たしていることを報告しました。

Chenら（2012年）は、Dnmt3aおよびDnmt3bがDNAのメチル化だけでなく、デヒドロキシメチル化にも関与していることを示しました。これにより、5-ヒドロキシメチルシトシンをCに変換する能力が確認されました。

これらの研究は、DNMT3AおよびDNMT3BがDNAメチル化やエピジェネティック制御において重要な役割を果たしていることを示しており、腫瘍形成や神経発生など、さまざまな生物学的プロセスにおける機能が明らかにされています。

Daiら（2016年）は、マウスにおけるすべてのTet遺伝子（TET1、TET2、TET3）を不活性化すると、Nodalシグナル伝達の過剰活性化が引き起こされ、原腸形成の欠陥が生じることを明らかにしました。これは、Nodalシグナル伝達を抑制するLefty1およびLefty2遺伝子の発現が、DNAメチル化の増加によって抑制されたことが原因です。Tet遺伝子の脱メチル化作用がこのシグナル伝達を調節し、DNMT3AおよびDNMT3Bによるメチル化がLefty-Nodalシグナルの調整に重要な役割を果たしていることが示されました。

Weinbergら（2019年）は、NSD1によるヒストン修飾（H3K36me2）がDNMT3Aのリクルートメントと遺伝子間領域でのDNAメチル化の維持に重要であることを示しました。NSD1が欠損したマウスやサトー症候群の患者では、遺伝子間DNAのメチル化が減少し、これがヒトの腫瘍形成や発育異常との関連性を示しました。

SandovalおよびReich（2019年）は、p53がDNMT3AのDNAメチル化活性を阻害することを示しました。p53はDNMT3Aとヘテロ四量体を形成し、DNMT3Aのテトラマーインターフェースに結合してその活性を低下させます。これは、DNMT3AのDNA結合能力を妨げるものではなく、p53による選択的な制御メカニズムであることが明らかにされました。

さらに、Weinbergら（2021年）は、DNMT3AのPWWPドメイン変異がCpGアイランド（CGI）に異常な局在を引き起こし、これがDNAの過剰メチル化につながることを発見しました。これらの変異体は、H2AK119ub修飾ヌクレオソームと相互作用し、PRC1が標的とするCGIにおけるメチル化制御に関与していることが示唆されました。

これらの研究は、DNAメチル化やヒストン修飾がエピジェネティック制御と疾患にどのように関わっているかを解明するもので、特にDNMT3AやTET遺伝子の機能とその異常が神経発生や腫瘍形成に与える影響が示されています。

タットン・ブラウン・ラーマン症候群

タットン・ブラウン・ラーマン症候群（TBRS, 615879）は、高身長、独特な顔貌、知的障害を主な特徴とする遺伝性疾患です。この症候群は、DNMT3A遺伝子の変異によって引き起こされ、過成長症候群の一つに分類されます。タットン・ブラウンら（2014年）は、13人の無関係な患者において、DNMT3A遺伝子の13種類の新規ヘテロ接合性変異を特定しました。これらの変異は、エクソームシークエンシングにより発見され、いずれもタンパク質の機能ドメインに影響を与えるもので、デノボメチル化（新規のDNAメチル化）を阻害する可能性が示唆されています。

TBRS患者では、変異が特定されたR882残基に関連する例が報告されています。例えば、Kosakiら（2017年）は、6歳の女児において、R882Hというミスセンス変異を同定しました。この変異は、急性骨髄性白血病（AML）でよく見られる体細胞変異のホットスポットでもあり、他の研究でも同様の変異が発見されています。Shenら（2017年）も、3人のTBRS患者において、R882HおよびR882Cの異なる変異が確認され、これらの変異がクローン性造血による体細胞変異の可能性があることを示唆しています。

また、Balciら（2020年）は、R882C変異を持つ6歳の女児において、T細胞性リンパ芽球性リンパ腫が診断されており、DNMT3A変異とリンパ腫や血液腫瘍との関連性が注目されています。

このように、TBRSはDNMT3A遺伝子の機能異常によるものであり、過成長症、知的障害、リンパ腫など、さまざまな身体的および神経学的な症状が現れることがあります。

Heyn-Sproul-Jackson症候群

Heyn-Sproul-Jackson症候群（HESJAS, 618724）は、DNMT3A遺伝子のPWWPドメインにおけるde novoヘテロ接合性ミスセンス変異によって引き起こされる遺伝性疾患です。Heynら（2019年）は、3人の無関係な患者において、W330R（602769.0008）およびD333N（602769.0009）という変異を特定しました。これらの変異は、大規模データベース（gnomADやExAC）には登録されていませんでした。

機能的研究では、W330R変異体が正常なヒストンH3K36me2やH3K36me3との結合能力を失っていることが示され、患者の線維芽細胞や末梢血白血球の分析から、複数の遺伝子でDNAの過剰メチル化が観察されました。特に、HOX遺伝子を含む発生に関わる多くの遺伝子が影響を受けている可能性が高いことが遺伝子オントロジー分析で示されました。

クロマチン免疫沈降法の結果、通常は低メチル化である領域（DNAメチル化バレー）が広くメチル化されており、PRC2（ポリコーム抑制複合体）との相互作用が阻害されていることが明らかになりました。マウスモデルでは、W330Rに相当する変異W326Rが分化過程においてDNAの過剰メチル化を引き起こし、神経細胞の発育や分化に影響を与えたことが示されています。これにより、脳のサイズの縮小や体重減少などの表現型が観察されました。

この研究は、DNMT3A変異が機能獲得効果をもたらし、細胞の運命決定や分化の初期段階において、発達遺伝子の過剰メチル化を引き起こすことを示唆しています。また、他のDNMT3A変異がタットン・ブラウン・ラーマン症候群（TBRS; 615879）のような過成長症候群を引き起こす一方で、HESJAS患者には逆の表現型が見られることが指摘されています。

急性骨髄性白血病

急性骨髄性白血病（AML）におけるDNMT3A遺伝子の体細胞変異は、疾患の発症や予後に重要な役割を果たすことが明らかにされています。

Leyら（2010年）は、AML患者281人のうち62人（22.1%）でDNMT3A遺伝子に変異を発見し、特にアルギニン882（R882）に関連するミスセンス変異が多く（37例）、予後が不良であることを報告しました。DNMT3A変異を有する患者の生存期間中央値は12.3カ月と短く、変異のない患者（41.1カ月）よりも有意に短いことが示され、特に中間リスクの細胞遺伝学的プロファイルを持つ患者で再発リスクが高いとされました。

Yanら（2011年）は、急性単球性白血病（AML-M5）患者112人中23人（20.5%）にDNMT3A変異を発見しました。変異は、DNAメチル化パターンや遺伝子発現に異常を引き起こし、特にHOXB遺伝子に影響を与えることが明らかになりました。DNMT3A変異を伴う白血病は、単球および単芽球優位という特徴を持ち、高齢での発症と予後不良が特徴でした。

Walterら（2011年）は、骨髄異形成症候群（MDS）の8%でDNMT3A変異を特定し、特にR882変異を持つ患者でAMLへの進行リスクが高く、変異がMDSにおける初期の遺伝的イベントであることが示されました。これにより、変異を持つ細胞がクローンとして優勢になる可能性があるとされました。

Cancer Genome Atlas Research Network（2013年）は、de novo AML患者200人中51人（26%）でDNMT3A遺伝子の再発性変異を報告し、DNMT3Aの変異がAMLの発症と深く関連していることを裏付けました。

また、Shlushら（2014年）は、AML患者の造血幹細胞にDNMT3A変異が存在し、これらの細胞が前白血病性の性質を持つことを発見しました。これらの細胞は化学療法に耐性を持ち、寛解後も残存することが示唆されました。DNMT3A変異はAMLの進化の初期段階で生じ、そこから病態が進行すると考えられています。

これらの研究は、DNMT3A変異がAMLの発症や進行、治療への抵抗性に重要な役割を果たすことを示しており、予後不良のマーカーとしても注目されています。

確認待ちの関連

Remacha ら（2018年）は、複数の傍神経節腫を発症した22歳女性において、DNMT3A遺伝子における新規の生殖細胞変異（c.896A-T、K299I）を同定しました。この変異は、トリメチル化ヒストンH3と結合する芳香族ケージに近接する保存されたリジン残基に影響を与え、DNAメチル化能力の増加に寄与しました。この患者には、褐色細胞腫や傍神経節腫の家族歴はありませんでしたが、同様の変異が他の複数の腫瘍を持つ患者でも確認されました。

さらに、別の女性患者においてDNMT3A遺伝子のミスセンスバリアントR318Wが発見されました。機能研究により、これらの変異は特定のメチル化プロファイルを示し、発生組織に関わらず共通のメチル化パターンをもたらすことが明らかになりました。

また、Kim ら（2021年）の研究では、英国バイオバンクのデータを分析し、不確定潜在性クローン性造血（CHIP）におけるDNMT3A変異が骨粗鬆症の発生リスクを高め、骨密度の低下と関連していることが示されました。この研究により、CHIPの存在が他の疾患リスクにも影響を与えることが示唆されています。

Lyko ら（1999年）は、遺伝子導入によってDnmt1およびDnmt3aを発現させたショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）を用いて、DNAメチル化の影響を研究しました。Dnmt3aは新規メチル化酵素として機能し、新たなメチル化を誘導しましたが、Dnmt1にはそのような活性は見られませんでした。Dnmt1とDnmt3aを同時に発現させると、両者が協調してメチル化パターンを確立・維持しました。ゲノムDNAのメチル化は、ショウジョウバエの発生に異常を引き起こし、生存率を低下させることが示されました。特に、Dnmt3aの発現は、発生異常を引き起こし、ほとんどの個体が蛹期で死亡しました。また、目におけるDnmt3aの局所的な発現は、小さい目や目がないといった形態異常を引き起こしました。

Okano ら（1999年）は、Dnmt3aおよびDnmt3b遺伝子をノックアウトしたマウスを作成し、これらの遺伝子が胚性幹細胞および初期胚において新規メチル化を誘導するのに必要であることを示しました。Dnmt3a欠損マウスは成長が遅れ、生後約4週間で死亡しました。一方、Dnmt3b欠損マウスは、さまざまな発生異常を示し、生存しませんでした。両遺伝子は、発生過程において異なる役割を持ち、特にDnmt3bは動原体のサテライトDNAメチル化に重要であることが明らかにされました。

金田ら（2004年）の研究では、Dnmt3a と Dnmt3b の条件的ノックアウトを行い、生殖細胞におけるメチル化パターンの維持に関与していることが示されました。Dnmt3aは特に生殖細胞におけるインプリンティングに必要であり、母系および父系で異なる影響が観察されました。

MillerとSweatt（2007年）は、成体ラットの学習と記憶において、Dnmt3aとDnmt3bが関与するDNAメチル化の動的な変化を示し、これが記憶固定化に寄与することを明らかにしました。

Challen ら（2012年）の研究では、造血幹細胞におけるDnmt3aのノックアウトが、幹細胞の自己再生を促進し、分化を抑制することが確認されました。この結果から、Dnmt3aが造血幹細胞の正常な機能と分化に不可欠であることが示唆されました。

Oliveira ら（2012年）の研究では、Dnmt3a2アイソフォームが学習によって活性化され、加齢による認知機能の低下に関与する可能性が示されました。

Uckelmann ら（2020年）は、Npm1C/Dnmt3a変異ノックインマウスを用いた急性骨髄性白血病（AML）のモデルにおいて、MLL1-Meninクロマチン複合体を標的とする低分子治療が、白血病発症前の自己複製を逆転できることを発見しました。これにより、AMLリスクの高い患者には、予防的なエピジェネティック療法が有効である可能性が示唆されています。

Kim ら（2021年）は、Dnmt3aの変異を持つマウスモデルにおいて、骨量減少が主に破骨細胞によって媒介されることを報告しました。破骨細胞の数が増加している一方で、骨芽細胞数は正常であり、骨髄細胞が炎症性サイトカインを分泌し破骨細胞の分化を促進していることが明らかになりました。また、アレンドロネート治療により、骨量減少が改善されました。

Dura ら（2022年）の研究では、Dnmt3a欠損マウスが出生後に発育が遅れ、最終的に精子形成不全を引き起こすことが示されました。精原細胞は自己複製能力を保持するものの、分化が進まず、幹細胞状態の維持に問題があることが確認されました。

Tovy ら（2022年）は、Dnmt3aヘテロ接合マウスが肥満や耐糖能異常、インスリン抵抗性を示すことを発見し、このモデルがタットン・ブラウン・ラーマン症候群（TBRS）の表現型を再現することを確認しました。

Gu ら（2022年）は、Dnmt3a1が出生後の発達に不可欠であることを明らかにし、Dnmt3a1とDnmt3a2の異なる役割を解明しました。

.0001 タトン・ブラウン・ラーマン症候群
DNMT3A、3-BP欠失、889TGG
Tatton-Brown-Rahman症候群（TBRS; 615879）の3歳患者において、Tatton-Brownら（2014年）は、DNMT3A遺伝子における新規ヘテロ接合性3塩基対欠失（c.889_891delTGG）を同定し、PWWPドメインにおけるトリプトファン297の欠失が起こっていることを明らかにしました。エクソームシーケンスにより発見され、サンガーシーケンスにより確認されたこの変異は、1,000の対照エクソームには存在しませんでした。このバリアントのin vitro機能研究は実施されていません。.

0002 TATTON-BROWN-RAHMAN症候群
DNMT3A、LEU648PRO
Tatton-Brown-Rahman症候群（TBRS、615879）の19歳患者において、Tatton-Brownら（2014年）は、DNMT3A遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c.1943T-Cトランジションを同定し、メチルトランスフェラーゼドメインにおけるleu648-to-pro（L648P）置換が起こっていることを明らかにしました。エクソームシーケンスにより発見され、サンガーシーケンスにより確認されたこの変異は、1,000のコントロールエクソームには存在しませんでした。このバリアントのin vitro機能研究は実施されていません。.

0003 TATTON-BROWN-RAHMAN症候群
DNMT3A、ILE310ASN
Tatton-Brown-Rahman症候群（TBRS、615879）の9歳患者において、Tatton-Brownら（2014年）は、DNMT3A遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c.929T-Aトランスバージョンを同定し、PWWPドメインにおけるile310からasn（I310N）への置換が起こりました。このバリアントのin vitro機能研究は実施されていません。.

0004 タットン・ブラウン・ラーマン症候群
DNMT3A, MET548LYS
Tatton-Brown-Rahman症候群（TBRS、615879）の4歳患者において、Tatton-Brownら（2014年）は、DNMT3A遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c.1643T-Aトランスバージョンを同定し、その結果、ジンクフィンガーADDドメインにおいて、メチオニン548がリジン（M548K）に置換しました。このバリアントのin vitro機能研究は実施されていません。.

0005 タットン・ブラウン・ラーマン症候群
DNMT3A, PHE902SER
Tatton-Brown-Rahman症候群（TBRS、615879）の9.8歳患者において、Tatton-Brownら（2014年）は、DNMT3A遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c.2705T-Cトランジションを同定し、メチルトランスフェラーゼドメインにおけるフェニルアラニン902からセリン（F902S）への置換が起こっていることを明らかにしました。このバリアントのin vitro機能研究は実施されていません。.

0006 タットン・ブラウン・ラーマン症候群
急性骨髄性白血病、体細胞、
DNMT3A、ARG882HIS

タットン・ブラウン・ラーマン症候群

タットン・ブラウン・ラーマン症候群（TBRS; 615879）の無関係な2人の患者において、Shen ら（2017）は、DNMT3A遺伝子における新規ヘテロ接合性c.2645G-A変異（c.2645G-A, NM_175629.2）を同定し、その結果、R882H置換が生じました。

TBRSの6歳女児において、Kosaki et al. (2017) は、DNMT3A遺伝子におけるde novo R882H変異のヘテロ接合性を特定しました。

急性骨髄性白血病、体細胞

DNMT3A遺伝子に体細胞変異が認められた急性骨髄性白血病（AML）患者62人（601626）を対象に、Ley ら（2010）は、27人にCpGジヌクレオチドにおけるCからTへのトランジションが認められ、アルギニン882がヒスチジン（R882H）に置換していることを発見しました。

DNMT3A R882Hの機能研究

Nguyen 氏らは、サイズ排除クロマトグラフィーを用いて、ヒトの DNMT3A が大きなオリゴマー種を形成し、また、4量体程度の小さな複合体も形成することを確認しました。大きなオリゴマーは、小さな複合体に比べてメチルトランスフェラーゼ活性が低いことが分かりました。ドミナントネガティブ型のDNMT3A R882H変異体は、DNMT3Aのオリゴマー形成を安定化させ、DNMT3Aオリゴマーの平衡をより高次なマルチマーへとシフトさせ、その結果、野生型DNMT3Aと比較して酵素活性が用量依存的に低下しました。一方、DNMT3A触媒ドメインのオリゴマー形成界面を破壊する変異は、大きなオリゴマーから小さな種への大幅なシフトを引き起こし、酵素活性は野生型よりも低下し、R882Hと同等でした。DNMT3L (606588) は、高次DNMT3Aに結合してこれを分解することで、大きなオリゴマーの形成を阻害し、野生型DNMT3Aを活性化します。同様に、DNMT3LはR882H変異体にも結合しましたが、R882H変異体の活性は野生型DNMT3Aと比較して部分的にしか回復せず、R882Hが別のメカニズムによってDNMT3Aメチルトランスフェラーゼ活性を阻害していることが示唆されました。さらに分析を進めたところ、R882H変異はDNMT3AのDNA結合能も損なっていることが明らかになりました。

SandovalとReich（2019）は、野生型DNMT3AとDNMT3A R882H変異体は、p53（TP53; 191170）による調節に対して異なる反応性を示すことを見出しました。p53はDNMT3A R882Hのメチル化活性を阻害できなかったためです。

Norvil ら（2020）は、精製した組み換えタンパク質を用いて、DNMT3A R882変異体は野生型DNMT3Aと比較して、DNA基質のメチル化における協調的動力学的メカニズムを失うことを示しました。R882はDNMT3AとDNAの相互作用において重要な役割を果たしており、R882H変異はDNMT3Aの特異性を変化させ、DNMT3B（602900）と類似した基質選択性を示すようになり、DNMT3A R882HはDNMT3B様酵素となりました。著者らは、DNMT3AとDNMT3Bは細胞内の多くのゲノム領域を冗長的にメチル化するが、それぞれに優先的な標的領域があることも指摘しています。Dnmt3aはマウス細胞の動原体領域における主要衛星反復配列を優先的にメチル化する一方、Dnmt3bは動原体領域におけるマイナー衛星反復配列を優先的にメチル化します。マウス胚性幹細胞を用いた分析により、マウスDnmt3aのR878H変異体はマイナーサテライトDNAに対する活性を維持し、Dnmt3bが優先する標的部位をメチル化しますが、Dnmt3aがメチル化する部位に対する優先性は失われることが明らかになりました。

.0007 タットン・ブラウン・ラーマン症候群
急性骨髄性白血病、体細胞、
DNMT3A、ARG882CYS

タットン・ブラウン・ラーマン症候群

Tatton-Brown-Rahman症候群（TBRS；615879）患者において、Shen ら（2017）は、DNMT3A遺伝子におけるc.2644C-Tトランジション（c.2644C-T、NM_175629.2）を同定し、その結果、アルギニン882がシステインに置換（R882C）しました。

15歳時にFAB分類M5型急性骨髄性白血病（AML；601626）を発症したTBRS患者である19歳のオランダ人男児において、Hollink ら（20 17）は、DNMT3A遺伝子におけるde novoヘテロ接合型生殖細胞c.2644C-T変異を同定し、その結果、アルギニン882がシステイン（R882C）に置換しました。この変異は全エクソームシークエンシングにより発見され、サンガーシークエンシングにより確認されました。白血病細胞の分析では、異常な核型と体細胞PTPN11変異（T73I；176876.0011）が認められましたが、DNMT3A遺伝子における追加の体細胞変異やヘテロ接合性の喪失は認められませんでした。Hollink ら（2017年）は、体細胞状態における急性骨髄性白血病と関連するR882残基の変異は、生殖細胞系変異保有者におけるAML発症の素因にもなりうると示唆しました。著者らは、エピジェネティックな調節異常が分子メカニズムの可能性として考えられるとし、TBRS患者は血液悪性腫瘍の経過観察が必要であると提言しました。バリアントの機能研究は実施されていません。

TBRSを発症した6歳の女児（患者5）において、Balci et al.（2020）は、DNMT3A遺伝子における反復変異R882Cのヘテロ接合性を特定しました。この子供は、DeMari ら（2016年）により、CLTC 遺伝子（118955.0001）のヘテロ接合性フレームシフト変異と、全般発達遅延（MRD56；617854）の診断が3.5歳時に報告されていました。6歳時に、リンパ節腫脹、縦隔腫瘤、高カルシウム血症が認められ、T細胞性リンパ芽球性リンパ腫と診断されました。

急性骨髄性白血病、体細胞

急性骨髄性白血病（AML）患者62人（AML; 601626）において、DNMT3A遺伝子に体細胞変異が認められた患者7人について、Ley 氏ら（2010年）は、CpGジヌクレオチドにおけるCからTへの変異が認められ、アルギニン882がシステイン（R882C）に置換されていることを発見しました。

0.0008 ヘイン・スプロール・ジャクソン症候群
DNMT3A, TRP330ARG
ヘイン・スプロール・ジャクソン症候群（HESJAS; 618724）の2人の無関係な子供（患者1および2）において、ヘインら（2019）は、DNMT3A遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c.988T-C変異 （c.988T-C, NM_175629.2）を同定し、PWWPドメイン内の高度に保存された残基におけるトリプトファン330（W330）からアルギニン（R）への置換が起こることが分かりました。エクソーム全体または次世代シーケンスで発見され、サンガーシーケンスで確認されたこの変異は、gnomADデータベースでは見つかりませんでした。患者由来の線維芽細胞および末梢白血球を用いた詳細なin vitroおよびin vivo機能発現研究により、さまざまなポリコーム抑制関連領域における異常な高メチル化が示され、その結果、発生過程に関与する遺伝子の異常発現が起こることが分かりました。この知見は、機能獲得効果と一致していました。

0.0009 ヘイン・スプール・ジャクソン症候群
DNMT3A, ASP333ASN
スペイン系4歳男児（患者3）にヘイン・スプール・ジャクソン症候群（HESJAS; 618724）が発症した事例において、Heyn et al. (2019) は、DNMT3A遺伝子におけるde novoヘテロ接合性c.997G -A 変異（c.997G-A、NM_175629.2）が DNMT3A 遺伝子に生じていることを突き止めました。その結果、PWWP ドメインの保存された残基でアスパラギン（D333）がアスパラギン酸（D333N）に置換しました。この変異は、トリオに基づくエクソームシーケンスによって発見され、サンガーシーケンスによって確認されましたが、1000ゲノムプロジェクトやExACデータベースでは発見されませんでした。患者由来の線維芽細胞および末梢白血球における詳細なin vitroおよびin vivo機能発現研究により、さまざまなポリコーム抑制関連領域における異常な高メチル化が示され、その結果、発生過程に関与する遺伝子の異常な発現が引き起こされました。この知見は、機能獲得効果と一致していました。

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