新規形態進化に関わるD1x3-7遺伝子クラスター発現調節機構の解明と進化解析

• 研究課題/領域番号: 18570007
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 遺伝・ゲノム動態
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 隅山 健太 国立遺伝学研究所, 集団遺伝研究系, 助教 (00370114)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2007
• 研究課題ステータス: 完了 (2007年度)
• 配分額: 3,910千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 210千円); 2007年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2006年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
• キーワード: 発生・分化 / 発現制御 / 進化 / 遺伝子 / ゲノム / トランスジェニックマウス / evo-devo / cis-因子 / cis-element

研究概要

Dlx3-7遺伝子間領域の高度保存エレメントについて、13種のほ乳類(真獣類および有袋類のオポッサム)をERA(Evolutionary Rigidity Assay)を用い、保存度の極大値を取るサイトを決定しその性質を調べたところ、鰓弓でのDlx3遺伝子の発現を制御するI37-2についてはDlx結合配列が最も重要な機能的なコアであることが示された。さらに進化的に遡り単孔類のカモノハシを比較すると、ほぼこのDlx結合配列のみが保存しており、その他の配列は高い進化速度で変化していたことが明らかになった。さらに、Dlx3-7クラスターの遺伝子間領域で最も保存度が高いI37-1からI37-3を含むDlx3遺伝子の下流約2.2kbの領域が、マウスで四肢でのDlx3遺伝子の発現を制御する領域であることを明らかにした。このI37-1エレメントについては硬骨魚類、さらに四肢を持たない頭索類のナメクジウオにも保存モチーフが見つかった。ナメクジウオのエレメントをマウスに遺伝子導入して活性を調べたところ、Dlx遺伝子の祖先型の発現が確認された。このことは四足動物の四肢特異的エンハンサーが、四肢を獲得する以前の祖先種からどのように進化したのかを知る上で重要な知見である。さらにERA法によって推定されたI37-1のコアモチーフがBMP4シグナルの標的配列であることが明らかとなり、この配列に変異を入れたところ、四肢での発現が失われることが確認され、この配列の機能的な重要性が証明された。Dlx結合配列及びBMP4シグナル標的配列はショウジョウバエやナメクジウオでもDlxゲノム配列から発見され、Dlx遺伝子発現を誘導し自己制御により発現を安定化させるメカニズムが進化的に保存され、使い回されてきたことが考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Possible involvement of SINEs in mammalian-specific brain formation (2008)
  • 著者名/発表者名: Sasaki T, et. al.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105 ページ: 4220-4225
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible involvement of SINEs in mammalian-specific brain formation. (2008)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sasaki, Hidenori Nishihara, Mika Hirakawa, Koji Fjimura, Mikiko Tanaka, Nobuhiro Kokubo, Chiharu Kimura-Yoshida, Isao Matsuo, Kenta Sumiyama, Naruya Saitou, Tomomi Shimogori, Norihiro Okada.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Peer reviewed 105 ページ: 4220-1225
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 脊椎動物の比較ゲノム:遺伝子間領域の比較解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 隅山 健太
  • 雑誌名: 細胞工学 別冊 ページ: 50-55
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A series of ENU-induced single base substitutions in a long-range cis-element altering Sonic hedgehog expression in the developing mouse limb bud (2007)
  • 著者名/発表者名: Masuya H., et. al.
  • 雑誌名: Genomics 89(2) ページ: 207-214
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Members of a novel gene family,Gsdm,are expressed exclusively in the epithelium of the skin and gastrointestinal tract in a highly tissue-specific manner (2007)
  • 著者名/発表者名: Tamura M., et. al.
  • 雑誌名: Genomics 89(5) ページ: 618-629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Members of a novel gene family, Gsdm, are expressed exclusively in the epithelium of the skin and gastrointestinal tract in a highly tissue-specific manner. (2007)
  • 著者名/発表者名: Masaru Tamura, Shigekazu Tanaka, Tomoaki Fujii, Aya Aoki, Hiromitu Komiyama, Kiyoshi Ezawa, Kenta Sumiyama, Tomoko Sagai, Toshihiko Shiroshi.
  • 雑誌名: Genomics. Peer reviewed(2007) 89(5) ページ: 618-629
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Comparative genomic analysis of intergenic region in vertebrates. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kenta Sumiyama, Naruya Saitou
  • 雑誌名: Saibou Kougaku ISBN978-4-87962-360-7 ページ: 50-55
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 脊椎動物の比較ゲノム:遺伝子間領域の比較解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 隅山健太
  • 雑誌名: 細胞工学 別冊 ページ: 50-55
• [雑誌論文] A series of ENU-induced single base substitutions in a long-range cis-element altering Sonic hedgehog expression in the developing mouse limb bud (2007)
  • 著者名/発表者名: Masuya H., et al.
  • 雑誌名: Genomics 89(2) ページ: 207-214
• [雑誌論文] Members of a novel gene family, Gsdm, are expressed exclusively in the epithelium of the skin and gastrointestinal tract in a highly tissue-specific manner (2007)
  • 著者名/発表者名: Tamura M., et al.
  • 雑誌名: Genomics 89(5) ページ: 618-629
• [雑誌論文] A series of ENU-induced single base substitutions in a long-range cis-element altering Sonic hedgehog expression in the developing mouse limb bud. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Masuya, Hideki Sezutsu, Yoshiyuki Sakurba, Tomoko Sagai, Masaki Hosoya, Hideki Kaneda, Ikuo Miura, Kimio Kobayashi, Kenta Sumiyama, Aya Shimizu, Junko Nagano, Haruka Yokoyama, Satoko Kaneko, Noriko Sakurai, Yuka Okagaki, Tetsui Noda, Shigeharu Wakana, Yoichi Gondo, Toshihiki Shiroishi.
  • 雑誌名: Genomics. Peer reviewed(2007) 89(2) ページ: 207-14
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Identification and evolutionary origin of a limb enhancer in the Dlx3-7 bigene cluster (2007)
  • 著者名/発表者名: 隅山 健太
  • 学会等名: 日本進化学会第9回大会
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2007-08-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Identification and evolutionary origin of a limb enhancer in the D1x3-7 bigene cluster. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sumiyama K., Ruddle F.
  • 学会等名: 9th annual meeting of Society of Evolutionary Studies, Japan
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2007-08-31
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Identification and evolutionary origin of a limb enhancer in the Dlx3-7 bigene cluster (2007)
  • 著者名/発表者名: Sumiyama K
  • 学会等名: Society for Molecular Biology and Evolution
  • 発表場所: Halifax,Canada
  • 年月日: 2007-06-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Identification and evolutionary origin of a limb enhancer in the D1x3-7 bigene cluster. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sumiyama K.
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution
  • 発表場所: Halifax, Nova Scotia, Canada
  • 年月日: 2007-06-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Identification and evolutionary origin of a limb enhancer in the Dlx3-7 bigene cluster. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sumiyama K
  • 学会等名: Society for Molecular Biology and Evolution
  • 発表場所: Halifax, Canada
  • 年月日: 2007-06-27
• [学会発表] Dlx3-7遺伝子クラスターの四肢エンハンサーの同定およびその進化的起源 (2007)
  • 著者名/発表者名: 隅山 健太
  • 学会等名: 第40回日本発生生物学会大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2007-05-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Identification of a limb enhancer of D1x3-7 gene cluster and its evolutionary origin. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sumiyama K., Ruddle F.
  • 学会等名: 40th annual meeting of the Japanese Society of Dvelopmental Biologists
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2007-05-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Episodic rapid evolution on regulatory elements of the mammalian Dlx3-7 gene cluster. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sumiyama K.
  • 学会等名: 8th annual meeting of Society of Evolutionary Studies, Japan
  • 発表場所: Yoyogi
  • 年月日: 2006-08-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] ほ乳類Dlx3-7遺伝子クラスター発現調節領域に起きた過去の急速な進化 (2006)
  • 著者名/発表者名: 隅山 健太
  • 学会等名: 第8回進化学会大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より