孤立環境に依存したハブ毒腺アイソザイム遺伝子変異の進化学的研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640689
• Research Institution: Sojo University
• Principal Investigator: 大野 素徳 崇城大学, 工学部, 教授 (30038434)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 正策 東京大学, 医科学研究所, 講師 (00164864) ; 上田 直子 (小田 直子) 崇城大学, 工学部, 助教授 (70211828)
• Keywords: ハブ毒 / クロマトグラフィー / ホスホリパービA_2アイソザイム / 孤立 / 遺伝子変異 / 偽遺伝子 / 適応進化

Research Abstract

毒蛇ハブは奄美大島、徳之島、沖縄、久米島などの南西諸島に棲息する。これらの島々は100〜200万年前に水面の上昇に伴い、沖縄古陸が水面下に没したときに、水面上にとり残された陸地の部分である。沖縄古陸のハブの祖先はこれらの島々に分かれ、孤立した状態で現在に至っている。本研究は、孤立環境とハブ毒腺ホスホリパーゼA_2(PLA_2)アイソザイムの遺伝子変異の関係を進化学的に調べることを目的とする。奄美大島、徳之島、沖縄のハブ粗毒をクロマトグラフィーにかけたとき、奄美大島及び徳之島ハブ毒に多量に含まれる[Lys^<49>]PLA_2型アイソザイムであるBPI及びBPIIが沖縄ハブ毒には存在しないことがわかった。ノーザンブロット解析及びsingle stranded conformational polymorphismpolymerase chain reactionから沖縄ハブ毒腺にBPI及びBPII mRNAが存在しないことが明らかとなった。しかし種々のプライマーを用いたPCR反応から、BPI或いはBPII遺伝子の上流及び下流部分が存在し、BPI及びBPII遺伝子が偽遺伝子となっていることがわかった。BPIとBPII遺伝子の間の上流と下流に存在するポリモルフィズムを含む配列のPCRと配列解析から、BPI遺伝子の上流部分とBPII遺伝子の下流部分とが介在配列を介して結合したかたちとなっていることがわかった。BPIとBPIIには強い筋壊死作用があり、これらを欠く沖縄ハブは生存に不利と考えられる。しかし沖縄ハブは正常に生存している。沖縄北部の山原は太古の環境を残すと考えられるが、ここのハブはホルストガエル(Rana holsti、沖縄の天然記念動物)を90%以上餌としていることが観察されている。沖縄古陸のハブはBPI及びBPII遺伝子をもっていたが、沖縄へきたハブはホルストガエルを餌とし、強い毒性を必要とせず、適応的にBPIとBPII遺伝子を不活性化したものと考えられる。

Research Products

• [Publications] 千々岩崇仁,上田直子,服部正策,大野素徳 他: "Regional evolution of venom-gland phospholipase A_2 isoenzymes of Trimeresurus flavoviridis snakes in the southwestern islands of Japan"Biochemical Journal. 347. 491-499 (2000)