重複遺伝子の進化機構の解明

• Project/Area Number: 17770206
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 猪股 伸幸 Kyushu University, 大学院・理学研究所, 助教 (20301335)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2007: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2006: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2005: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 遺伝 / 進化 / 重複遺伝子 / ショウジョウバエ / アミラーゼ

Research Abstract

トラフショウジョウバエ(Drosophila kikkawai)はゲノム中に4コピーのアミラーゼ遺伝子をもつ。重複アミラーゼ遺伝子のひとつであるAmy1遺伝子について研究を行った。トラフショウジョウバエのAmyl遺伝子のコード領域1.5kbとその5'上流域約1.7kbおよび3'下流域約300bpをキイロショウジョウバエ(Drosophila melanogaster)に遺伝子導入(異種間トランスフォーメイション実験)すると、宿主であるキイロシゴウジョウバエにおいてトラフショウジョウバエと同様の遺伝子発現パターンを示すことを明らかにした。このことはキイロショウジョウバエの遺伝子発現調節に関わるトランスエレメントは機能的にはトラブシゴウジョウバエと同等であり、進化的に保存されていることを示唆する。また、2種間で観察される遺伝子発現の違いは遺伝子コード領域の近傍配列が原因であることを示唆する。そこで、Arny 1遺伝子の5'上流域におけるアミラーゼ遺伝子の発現調節機能について調べるため、Amy1遺伝子5'上流域のdeletion mutantationによるDNA constructの作製およびP因子仲介形質転換法による異種間トランスフォーメイション実験を行った。その結果、(1)異なる2つの餌(アミラーゼ酵素の基質である澱粉とその分解産物であるグルコース)に応答するシス調節配列はAmyl遺伝子コード領域の近傍の上流域に存在する、(2)澱粉の餌でアミラーゼ遺伝子発現を誘発するシス調節配列が少なくとも2つは存在する。これらは、上記(1)の餌応答シス調節配列よりさらに上流域に位置する、また、(3)餌に依存しないアミラーゼ遺伝子発現を抑制するシス調節配列が存在し、その配列は、トラフショウジョウバエとキイロショウジョウバエで同一である、ことが明らかになった。本研究の成果は学術雑誌GENE(2008年)に掲載された。

Research Products

• [Journal Article] A new test for detecting ongoing selection. (2008)
  • Author(s): Inomata, et. al.
  • Journal Title: Genetica (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Short 5'-flanking regions of the amy qene of Drosophila kikkawai affect amylase gene expression and respond to food environments. (2008)
  • Author(s): Inomata, N.・Nakashima, S.
  • Journal Title: Gene 412 Pages: 102-109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic co-adaptation of the Amylase gene system in Drosophila melanogaster : Evidence for the selective advantage of the lowest AMY activity and of its epistatic genetic background. (2005)
  • Author(s): Araki, H., Yoshizumi, S., Inomata, N., Yamazaki, T.
  • Journal Title: J.Heredity 96 Pages: 388-395
• [Journal Article] Effect of nucleotide polymorphism in cis-regulatory and coding regions on amylase activity and fitness in Drosophila melanogaster. (2005)
  • Author(s): Goto, H., Szmidt, A.E., Yamazaki, T., Inomata, N.
  • Journal Title: Heredity 95 Pages: 369-376
• [Presentation] ショウジョウバエのアミラーゼ遺伝子発現にかかわるシス調節領域の同定とその進化的意義 (2007)
  • Author(s): 猪股伸幸、中島秀一
  • Organizer: 日本遺伝学会第79回大会
  • Place of Presentation: 岡山大学(岡山)
  • Year and Date: 2007-09-21