【研究領域課題番号】19H03212 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / トランスポゾン / small RNA / 進化 / ゲノム構造進化 / C. elegans / 姉妹種 / 比較ゲノム / トランポゾン / 近縁種

【研究成果の概要】

トランスポゾンは生物進化を助長する一方で、トランスポゾンの転移活性はゲノム損傷ひいては致死を引き起こすため、真核生物はSmall RNAによるRNAサイレンシング機構を駆使してトランスポゾンを抑制する。近年発見されたC. elegansの姉妹種C. inopinataは、C. elegansの約2倍の体サイズをもち、C. elegansとは大きく異なる生殖様式や生態を有している。C. elegansとのゲノム比較により、C. inopinataのゲノムにはトランスポゾンが特徴的に多く存在し、さらに、C. inopinataはSmall RNAを制御するergo-1パスウェイが欠失していることが分かった。本研究では、C. elegans-C. inopinata比較解析系を用いて、トランスポゾンによるゲノムの構造進化、さらにそれを制御するsmall RNA機構を明らかにすることをゴールとし、以下の研究方法により、生物情報学と生化学、遺伝学的解析を行う。
・C. inopinataの発達ステージごとのsmall RNA発現解析
・C. inopinataのArgonauteのインタラクトーム解析
・野外分離株を用いたC. inopinataのゲノム進化解析
以上により、C. inopinataにおける、small RNA パスウェイとsmall RNAによるトランスポゾン制御機構を理解し、C. elegansとの比較により進化学的理解を得る。さらに、野生採取株のゲノム解析により、C. inopinataにおけるトランスポゾンによるゲノム進化の現状を明らかにする。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)

【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】15H05778 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スーパージーン / 進化遺伝 / ベイツ型擬態 / シロオビアゲハ / ナガサキアゲハ / 比較ゲノム / 逆位 / 紋様形成 / 超遺伝子 / supergene / doublesex / ゲノム再編成 / 擬態紋様形成 / superegne / 進化 / 昆虫 / ゲノム / アゲハ蝶 / 擬態 / 進化生物学

【研究成果の概要】

複雑な適応形質を制御する染色体上の隣接遺伝子群「スーパージーン」の分子的実体を他に先駆けて示した。具体的には、シロオビアゲハと近縁種ナガサキアゲハの擬態を制御するスーパージーンの構造と機能を明らかにした。前者では染色体逆位、後者では構造多様性により組換えが抑制され、両種の擬態遺伝子座は平行進化で進化した可能性が示された。また、両種の擬態形質はスーパージーン内のdsx遺伝子により主に制御されることが示された。

【研究の社会的意義】

スーパージーンの概念は約100年前から提唱されているが、その実態は知られてこなかった。本研究では、スーパージーンを同定する新規手法を確立し、逆位を持たない予想外のスーパージーン、2種のアゲハの擬態の平行進化、dsx遺伝子の擬態形質の制御機構を他に先んじて明らかにした。本成果は、スーパージーンの新たなメカニズムを呈示した意味で画期的で、遺伝学、進化学、生態学などの学術分野に大きな影響を与える可能性が高い。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】199,940千円 (直接経費: 153,800千円、間接経費: 46,140千円)

【研究分野】水圏生産科学

【研究領域課題番号】26660158 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝 / 回遊 / 浸透圧調節 / 進化 / 比較ゲノム

【研究成果の概要】

海と河をめぐる回遊機構（遡河回遊）に関しては、これまでに多くの生理・生態学的な知見が集積しているが、回遊を可能ならしめたゲノム上の変異は同定されていない。トラフグ属魚類の多くは純海産魚であるが、その近縁2種は淡水適応に成功し、河に遡って産卵する。本研究では、これまでの回遊研究とは異なった切り口、すなわち順遺伝学的手法を採用した。その結果、遡河性2種に共通の淡水耐性遺伝子座を見出した。次に、トラフグ属魚類合計10種のゲノムDNA配列を用いて、淡水で生息可能な2種にのみ共通するDNA配列を探索したところ、回遊を可能ならしめた変異候補をさらに絞り込むことができた。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】ゲノム生物学

【研究領域課題番号】24651211 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

比較ゲノム / 無胃魚 / 胃 / 胃酸 / 壁細胞 / 生理学 / 発生・分化 / 進化

【研究成果の概要】

公開されている魚類ゲノムデータを無胃魚（フグ、ゼブラフィッシュなど）と有胃魚（イトヨなど）に分類し、無胃魚で共通に欠損する遺伝子の解析から胃の機能を担う未知因子を探索した。比較ゲノム解析から無胃魚で共通に欠損する16遺伝子を特定した。これらは胃の機能を担うことが知られる遺伝子（atp4a, kcne2, slc26a9, vsig1, cldn18など）を含む一方、酸で活性化されるアミノ酸輸送体に相同性を有する未知遺伝子（c3orf55）を含んでいた。この結果は、酸により活性化される未知のアミノ酸輸送体がアミノ酸センシングもしくはアミノ酸代謝を介して胃の生理機能に深く関わる可能性を示唆する。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】20380107 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

遺伝 / 育種 / トラフグ / メダカ / 棘鰭上目魚類 / ゲノム / 比較ゲノム / 進化 / 連鎖地図 / 集団遺伝学 / フグ

【研究成果の概要】

魚類に分子育種法を適用するためには、全ゲノムを覆うマーカー座が必須あるが、マーカー座の種特異性は著しく高い。多くの魚種に利用可能なマーカー座を得るため、まず、トラフグのゲノム地図を作製した。次に、これを既報のメダカのゲノム地図と比較して、魚類において保存されたゲノム構造の特徴を明らかとした。この情報をもとに、モデル魚類間で保存されたマーカー座を同定した。これらの座を用いることで、非モデル魚であるマサバの連鎖地図を作製できた。従って、得られたマーカー座は多くの魚で利用可能と考えられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)

【研究分野】水産学一般

【研究領域課題番号】18580175 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ゲノム / 連鎖地図 / トラフグ / メダカ / シンテニー / 養殖 / フグ / 比較ゲノム / 魚類 / 進化 / 育種 / ゲノム構造

【研究成果の概要】

ゲノム配列情報の農学的利用が近年盛んに試みられており、主要な穀類や家畜類のゲノム配列が解読された。一方で水産学に目を向けると、我が国の養殖対象魚類は多岐にわたることから、そのすべてにおいてゲノム配列解読を進めることは現実的ではない。ブリ類など主要養殖魚のゲノム構造を比較ゲノム法で推定するため、本研究では、トラフグと他のモデル魚類のゲノム構造を全ゲノムレベルで詳細に比較することを目指した。
○トラフグ連鎖地図に貼り付けられたゲノム配列長は合計337.1Mbとなり、全ゲノムの86%に達した。さらに、全ゲノムの72%の配列の染色体上の方向を決定できた。このゲノム地図の質(ゲノムを覆う比率)は、魚類中、メダカに次いで2番目のものとなった。
○トラフグ全ゲノムの86%の配列を利用して、ミドリフグおよびメダカのシンテニーと比較したところ、驚くほどシンテニーが類似していることが明らかとなった。これらの魚類の祖先魚は、24本のハプロイド染色体を持ち、現在の魚種に至る過程で大規模な再編成が生じたのはわずか数本の染色体のみであることが分かった。
○フグとメダカでジーンオーダーが保存されたゲノム領域を網羅的に同定した。ブリ類やマダイなど棘鰭上目に属する魚類でも、これらのゲノム領域は保存されている可能性が高いと予想された。
以上の研究から、トラフグ、ミドリフグ、メダカのゲノムを比較することで、ブリ類やマダイなどのゲノム構造を精度高く推定することが明らかとなった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,890千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 390千円)