植物ゲノムの進化におけるＳＩＮＥレトロトランスポゾンの役割について

• Project/Area Number: 14J08066
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genome biology
• Research Institution: The Graduate University for Advanced Studies
• Principal Investigator: FAWCETT JEFFREY ANDREW 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: トランスポゾン / ゲノム / 進化 / 植物

Outline of Annual Research Achievements

真核生物のゲノム配列の多くの部分がトランスポゾンと呼ばれる反復配列であるにも関わらず、これらがゲノム中になぜ存在し、何をしているのかはまだあまりわかっていない。特に近年、なんの機能も持たないはずのトランスポゾンの配列がどういうわけか遠縁の種間で非常に似ているケースが数多く報告されている。これらの事象を説明するため、(i)これらのトランスポゾンが実は重要な機能を獲得している、あるいは(ii)これらのトランスポゾンの水平伝播が頻繁に起こっている、という２つの説が主に提唱されているものの、ほとんどの場合推測の域を出ない。ここで問題なのは、トランスポゾンの配列の進化を理解するうえで必要な枠組みがまだ構築されていないという事実である。

そこで私はすでに全ゲノム配列が解読されている数十種の被子植物のゲノムを用いた比較ゲノム解析や進化解析などを行い、このAu SINEレトロトランスポゾンの進化の歴史を正確に再構築していくという作業を行った。結果として、このトランスポゾンが、全被子植物の共通祖先の段階からすでに存在しており、ある種では配列の相似性を保ったままゲノム中に残り、他の種では欠失等によりゲノム中から失われた可能性が高いことがわかった。そして、ある特定の配列を維持することがこのトランスポゾンのファミリーがゲノム中に生き残るために重要だった可能性が高いことを示した。この結果は、その生物にとっては何の機能も持たないはずのトランスポゾンの配列同士が非常に似ている、という現象が普通に、つまり水平伝播や機能の獲得などの特異な現象がなくても、トランスポゾンそのものの生き残り戦略だけで十分に起こりうることを示している。また、この結果をもとに我々はこのAu SINEのみならず、トランスポゾン全般に当てはまるような、トランスポゾンの進化を説明するモデルを提唱した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] High similarity between distantly related species of a plant SINE family is consistent with a scenario of vertical transmission without horizontal transfers. (2016)
  • Author(s): Fawcett, J. A., and H. Innan
  • Journal Title: Nol. Biol. Evol. Volume: 33 Issue: 10 Pages: 2593-2604
  • DOI: 10.1093/molbev/msw130
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Spreading good news (2015)
  • Author(s): Jeffrey A. Fawcett, Hideki Innan
  • Journal Title: eLife Volume: 4
  • DOI: 10.7554/elife.07108
  • Open Access
• [Journal Article] Population genomics of the fission yeast Schizosaccharomyces pombe (2014)
  • Author(s): Jeffrey A. Fawcett, Tetsushi Iida, Shohei Takuno, Ryuichi P. Sugino, Tomoyuki Kado, Kazuto Kugou, Sachiko Mura, Takehiko Kobayashi, Kunihiro Ohta, Jun-ichi Nakayama, Hideki Innan
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Issue: 8 Pages: e104241-e104241
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0104241
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] トランスポゾンの水平伝播について～本当にそんなに起こっているの？～ (2016)
  • Author(s): Jeffrey A Fawcett
  • Organizer: 内在性ウイルス様エレメント研究会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2016-12-16
  • Invited
• [Presentation] High similarity between distantly related species of a plant SINE family is consistent with a scenario of vertical transmission without horizontal transfers (2016)
  • Author(s): Jeffrey A Fawcett, Hideki Innan
  • Organizer: 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] High similarity between distantly related species of a plant SINE family is consistent with a scenario of vertical transmission without horizontal transfers (2016)
  • Author(s): Jeffrey A Fawcett, Hideki Innan
  • Organizer: Society of Molecular Biology and Evolution
  • Place of Presentation: オーストラリア
  • Year and Date: 2016-07-03
• [Presentation] Long-term preservation of the Au SINE retrotransposon family in plant genomes (2015)
  • Author(s): Fawcett JA, Innan H
  • Organizer: 日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台）
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] Long-term preservation of the Au SINE retrotransposon family in plant genomes (2015)
  • Author(s): Fawcett JA, Innan H
  • Organizer: Society of Molecular Biology and Evolution
  • Place of Presentation: Hofburg（ウィーン・オーストリア）
  • Year and Date: 2015-07-12
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Long-term preservation of the Au SINE retrotransposon family in plant genomes (2014)
  • Author(s): Jeffrey Fawcett, Hideki Innan
  • Organizer: 日本進化学会第１６回大会
  • Place of Presentation: 高槻現代劇場（大阪府高槻市）
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-24
• [Presentation] Evolution of the Au SINE retrotransposon family in plant genomes (2014)
  • Author(s): Jeffrey Fawcett, Hideki Innan
  • Organizer: Society of Molecular Biology and Evolution 2014
  • Place of Presentation: San Juan, Puerto Rico
  • Year and Date: 2014-06-08 – 2014-06-12