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新しいゲノム遺伝子相関を創出する脊椎動物特有の遠位エンハンサーによる進化

公募研究

研究領域ゲノム・遺伝子相関:新しい遺伝学分野の創成
研究課題/領域番号 24113520
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
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, 研究員 (00370114)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
11,440千円 (直接経費: 8,800千円、間接経費: 2,640千円)
2013年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2012年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード進化 / 転写制御 / トランスジェニックマウス / シス制御配列 / 進化発生
研究概要

脊椎動物ゲノムで顕著に発達した遠位エンハンサーを、新しい遺伝子相関を形成し、新機能獲得進化を促進する仕組みとして捉え、ゲノム解析・機能解析等により検証した。
【シーラカンスに見いだされた哺乳類胎盤エンハンサーの祖先配列】哺乳類においてHoxA13遺伝子は胎盤発生に必須の遺伝子である。その発現制御領域に相同な配列が、鳥類、さらにシーラカンスのHox遺伝子クラスターに発見された。興味深いことにその位置は、多くの脊椎動物ですでに失われているHoxA14遺伝子のプロモーター領域であった。このことは、遺伝子本体が失われた後もその制御領域が生き残り、新しい機能を獲得した進化の例として重要な知見である。この研究はシーラカンスゲノム論文の一部として発表した(Nature 496, 311–316. 2013)。
【Dlx3/4遺伝子発現制御cis-elementのほ乳類における進化】ほ乳類特有の胎盤形成に関与すると考えられるDlx3/4遺伝子の真獣類共通に保存している胎盤エンハンサーを発見した。オポッサムの解析からエンハンサー進化の中間段階が配列比較から示唆された。進化的に保存するトランスポゾンも近傍に発見された。
【 ゲノム重複によって生じたパラログ遺伝子Gsx1,Gsx2の転写制御におけるゲノム・遺伝子相関】前脳の形成に決定的に重要な役割をするパラログ遺伝子Gsx1,Gsx2は、配列相同性があり似通った組織特異性を持つエンハンサーによって制御され、さらに相互に転写を抑制制御することで相互補償的な発現を実現していると考えられる。今回このエンハンサーの機能コア配列を特定し、その配列を含む祖先的なヌタウナギのエンハンサーがマウスと同様の活性を持つことを発見した。これによりLGE形成に必要な遺伝子ネットワークがすでにヌタウナギにも存在している可能性が高まった。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The African coelacanth genome provides insights into tetrapod evolution2013

    • 著者名/発表者名
      Amemiya C.T., Alfoldi J, Lee AP, Fan S, Philippe H, Maccallum I, Braasch I, Sumiyama K, Brinkmann H, Volff JN, Tabin CJ, Shubin N, Schartl M, Jaffe DB, Postlethwait JH, Venkatesh B, Di Palma F, Lander ES, Meyer A, Lindblad-Toh K., et al.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 496 号: 7445 ページ: 311-316

    • DOI

      10.1038/nature12027

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] GDNF and endothelin 3 regulate migration of enteric neural crest-derived cells via PKA and Rac12013

    • 著者名/発表者名
      Goto A, Sumiyama K, Kamioka Y, Nakasho E, Ito K, Iwasaki M, Enomoto H, Matsuda M.
    • 雑誌名

      Journal of Neuroscience

      巻: 33 号: 11 ページ: 4901-4912

    • DOI

      10.1523/jneurosci.4828-12.2013

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] "Theria-specific homeodomain and cis-regulatory element evolution of the Dlx3-4 bigene cluster in 12 different mammalian species."2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Sumiyama,Tsutomu Miyake,Jane Grimwood,Andrew Stuart,Mark Dickson,Jeremy Schmutz, Frank H.Ruddle,Richard M.Myers,and Chri T. Amemiya
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution

      巻: 318 号: 8 ページ: 369-350

    • DOI

      10.1002/jez.b.22469

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A SINE-Derived Element Constitutes a Unique Modular Enhancer for Mammalian Diencephalic Fgf8.2012

    • 著者名/発表者名
      Akiko Nakanishi, Naoki Kobayashi, Asuka Suzuki-Hirano, Hidenori Nishihara, Takeshi Sasaki, Mika Hirakawa, Kenta Sumiyama, Tomomi Shimogori, Norihiro Okada.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7 号: 8 ページ: e43785-e43785

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0043785

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A Simple and Highly Efficient Transgenesis Method in Mice with the Tol2 Transposon System and Cytoplasmic Microinjection2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Sumiyama
    • 学会等名
      CDB Symposium 2013 The Making of a Vertebrate
    • 発表場所
      神戸理研CDB
    • 年月日
      2013-03-04
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 哺乳類Gsx1, Gsx2ホメオボックス遺伝子シス発現調節因子の進化的および機能的解析2013

    • 著者名/発表者名
      隅山健太
    • 学会等名
      第46回日本発生生物学会年会
    • 発表場所
      松江
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 脊椎動物ボディプラン進化における遺伝子重複によるシス転写調節機構新機能獲得進化の可能性2013

    • 著者名/発表者名
      隅山健太
    • 学会等名
      日本遺伝学会第85回大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Gsxホメオボックス遺伝子のパラロガス転写調節領域の機能と進化2012

    • 著者名/発表者名
      隅山 健太
    • 学会等名
      日本進化学会第14回東京大会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 人類進化におけるゲノム非コード領域転写調節機能進化解析の試み2012

    • 著者名/発表者名
      隅山 健太
    • 学会等名
      第66回日本人類学会大会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Function and evolution of paralogous conserved regulatory elements of Gsx homeobox genes2012

    • 著者名/発表者名
      隅山 健太
    • 学会等名
      学融合推進センター・共同研究プロジェクト研究会「脳の進化 -大脳新皮質の起源を尋ねて-」
    • 発表場所
      総研大葉山キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 遺伝子図鑑 (7-12遺伝子重複)2013

    • 著者名/発表者名
      隅山 健太
    • 総ページ数
      263
    • 出版者
      悠書館
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 進化学辞典 日本進化学会編2012

    • 著者名/発表者名
      隅山健太
    • 出版者
      共立出版
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 隅山健太 研究紹介

    • URL

      http://sayer.lab.nig.ac.jp/~sumiyama/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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