適応的形質獲得のゲノム基盤

• Project Area: Genetic bases for the evolution of complex adaptive traits
• Project/Area Number: 23128503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 岡田 典弘 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (60132982)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥19,110,000 (Direct Cost: ¥14,700,000、Indirect Cost: ¥4,410,000); Fiscal Year 2012: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000); Fiscal Year 2011: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
• Keywords: シクリッド / 適応放散 / 平行進化 / ゲノム / 哺乳類 / 脳 / レトロポゾン / 異種間雑種 / QTL解析 / マウス / エンハンサー / Satb2

Outline of Annual Research Achievements

本研究は大きくシクリッドと哺乳類全般の適応進化の分子基盤について研究を進めた。
シクリッド： 雑種F2系統を作製した親種Haplochromis chilotesとH. sauvageiを含む計7種に関して、方法開発班の援助を受けIllumina Hiseq2000を用いた全ゲノム配列データの収集をおこない、研究者内においてのみ公開されているPundamilia nyerereiの概要配列へmappingした。現在は全SNPや、それらの中で祖先多型に由来するSNPを抽出している段階であるが、我々の予想通り、シクリッドゲノムには多数の祖先多型由来SNPが存在することが明らかになった。また、遺伝子地図作成と、それに基づくQTL解析の結果、2か所検出された性決定候補領域のうちの1つは、我々がこれまで注目してきたフェロモン受容体（V1R）遺伝子の近傍（約3cM付近）に位置すると推定された。この連鎖群にはLWSなど適応や種分化に関与する遺伝子が集中して存在しているため、適応をもたらした遺伝子配列レベルでの大規模な多様化が、性染色体の誕生に伴う組換えの制御に起因した可能性を示唆した。哺乳類： これまでに5遺伝子座のAmnSINE1由来のエンハンサーを発見し、今年度は特にその中の1つ（AS071遺伝子座）が複数の機能エレメントから成る多機能エンハンサーであることを報告した。一方、哺乳類の大脳新皮質特異的なエンハンサー（AS021）に結合する転写因子を発見し、またエンハンサー機能の成立過程を詳細に明らかにした。また哺乳類の二次口蓋形成に関与するAS3_9エンハンサーに関しても結合因子の同定、およびノックアウトマウスの解析を行った。このように、哺乳類の様々な形態形成に関与するSINE由来エンハンサーについて詳細な分子機能を明らかにした。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Lineage-Specific Expansion of Vomeronasal Type 2 Receptor-like (OlfC) Genes in Cichlids May Contribute to Diversification of Amino Acid Detection Systems. (2013)
  • Author(s): Nikaido et al.
  • Journal Title: Genome Biol. Evo. Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of V1R receptor (ora) genes in Lake Victoria cichlids. (2012)
  • Author(s): Ota T, Nikaido M, Suzuki H, Hagino-Yamagishi K, Okada N.
  • Journal Title: Gene Volume: 499 Issue: 2 Pages: 273-279
  • DOI: 10.1016/j.gene.2012.03.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Correlation between nuptial colors and visual sensitivities tuned by opsins leads to species richness in sympatric Lake Victoria cichlid fishes (2012)
  • Author(s): Miyagi R, Terai Y, Aibara M, Sugawara T, Imai H, Tachida H, Mzighani SI, Okitsu T, Wada A, Okada N
  • Journal Title: Mol Biol Evol Volume: 29 Issue: 11 Pages: 3281-96
  • DOI: 10.1093/molbev/mss139
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extremely slow rate of evolution in the HOX cluster revealed by comparison between Tanzanian and Indonesian coelacanths. (2012)
  • Author(s): Higasa K, Nikaido M, Saito TL, Yoshimura J, Suzuki Y, Suzuki H, Nishihara H, Aibara M, Ngatunga BP, Kalombo HW, Sugano S, Morishita S, Okada N.
  • Journal Title: Gene Volume: 505 Issue: 2 Pages: 324-332
  • DOI: 10.1016/j.gene.2012.05.047
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A SINE-Derived Element Constitutes a Unique Modular Enhancer for Mammalian Diencephalic Fgf8. (2012)
  • Author(s): Akiko Nakanishi, Naoki Kobayashi, Asuka Suzuki-Hirano, Hidenori Nishihara, Takeshi Sasaki, Mika Hirakawa, Kenta Sumiyama, Tomomi Shimogori, Norihiro Okada.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 8 Pages: e43785-e43785
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0043785
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] シクリッド嗅覚研究の最前線 (2012)
  • Author(s): 二階堂雅人
  • Journal Title: 生物の科学遺伝 Volume: 66 Pages: 172-177
• [Journal Article] シクリッドゲノムプロジェクトの現状 (2012)
  • Author(s): 二階堂雅人
  • Journal Title: 生物の科学遺伝 Volume: 66 Pages: 184-188
• [Journal Article] Characterization of V1R receptor (ora) genes in Lake Victoria cichlids (2012)
  • Author(s): Ota T, Nikaido M, Suzuki H, Hagino-Yamagishi K, Okada N
  • Journal Title: GENE Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] B chromosomes have a functional effect on female sex determination in lake victoria cichlid fishes (2011)
  • Author(s): Yoshida K, Terai Y, Mizoiri S, Aibara M, Nishihara H, Watanabe M, Kuroiwa A, Hirai H, Hirai Y, Matsuda Y, Okada N
  • Journal Title: PLoS Genet Volume: 7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetically distinct coelacanth population off the northern Tanzanian coast (2011)
  • Author(s): Nikaido M, Sasaki T, Emerson JJ, Aibara M, Mzighani SI, Budeba YL, Ngatunga BP, Iwata M, Abe Y, Li WH, Okada N
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A Volume: 108 Pages: 18009-18013
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Mammalian Conserved Element Derived from SINE Displays Enhancer Properties Recapitulating Satb2 Expression in Early-Born Callosal Projection Neurons (2011)
  • Author(s): Tashiro K, Teissier A, Kobayashi N, Nakanishi A, Sasaki T, Yan K, Tarabykin V, Vigier L, Sumiyama K, Hirakawa M, Nishihara H, Pierani A, Okada N
  • Journal Title: PLoS One Volume: 6
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Mammalian exaptation burst (2012)
  • Author(s): Okada N.
  • Organizer: Genomic Impact of Eukaryotic Transposable Elements
  • Place of Presentation: アメリカ アシロマ(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-25
• [Presentation] Speciation by Sensory Drive : its Generality in Cichlids of Lake Victoria (2011)
  • Author(s): Okada N.
  • Organizer: Molecular Evolution in the Genomic Eraシンポジウム
  • Place of Presentation: イタリア・ローマ・トレ大学(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-30
• [Presentation] レトロポゾンによって明らかになった哺乳動物の系統と進化 (2011)
  • Author(s): 岡田典弘
  • Organizer: 第83回日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 京都大学農学部・農学研究科京都府京都市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] SINE Exaptation Reprogramming the Mammalian Brain (2011)
  • Author(s): Okada N
  • Organizer: FASEB Summer Research Conferences
  • Place of Presentation: アメリカ コロラド州(招待講演)
  • Year and Date: 2011-08-11
• [Remarks]
  • URL: http://www.evolution.bio.titech.ac.jp/index.html