2017 Fiscal Year Annual Research Report
Origins and Evolution of Chordates: Studies of Comparative Genomics and Evolutionary Developmental Biology
| Project/Area Number |
16H04824
|
|---|
| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
|---|
Principal Investigator |
佐藤 矩行 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 教授 (30025481)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 比較ゲノム科学 / 進化発生生物学 / 脊索動物の起源 / 幼生型の変化 / 脊索 / 筋肉 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
脊索動物の起源と進化のメカニズムを比較ゲノム科学的にまた進化発生生物学的に理解するために、これまでに尾索動物ホヤ(2002年)、頭索動物ナメクジウオ(2008年)、半索動物
ギボシムシ(2015)、棘皮動物オニヒトデ(2017)のゲノムを解読した。脊椎動物のゲノムは数多く解読されているので、これで新口動物5門（私は脊索動物を門とし尾索・頭索・脊椎動物をその亜門とするのではなく、これらをそれぞれ一つの門として扱うべきであるという主張をしており、その考えに従って5門とする）のゲノムが全て解読されたことになる。そこでこれらのゲノムを比較することによって、新口動物の進化と脊索動物の起源の問題にチャレンジしたいと考えた。
本年度はこれら5門の筋肉構造遺伝子について比較ゲノム科学的に解析した。私は、幼生型の進化、すなわち棘皮動物や半索動物など多くの海産無脊椎動物の幼生が繊毛を使って遊泳運動を行うのに対して、頭索動物や尾索動物はサカナ型あるいはオタマジャクシ型の幼生を発生させ、幼生の尾を駆使した遊泳運動を示す。この幼生型の発生あるいは変化が脊索動物の起源に深く関わっており、その際にこの幼生型の尾の重要な構成要素としての脊索、筋節などが生まれたという仮説を提唱し、それをもとに研究を進めてきた。そこで、筋節を構成するアクチン、ミオシン、トロポニンT、トロポマイオシンなど16の収縮関連タンパク質をコードする遺伝子について、5門の動物ゲノムのそれぞれから相同遺伝子を単離同定し、比較分子生物学的に解析した。その結果、新口動物の中では半索動物が最も祖先的と思われる遺伝子構造を維持しており、脊索動物においては全ての遺伝子が複雑に重複していることが分かった。さらに、この脊索動物群に特有なparaxial-type actinが出現しており、これらが脊索動物の幼生型の筋肉形成に関わったと考えられた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新口動物5門のゲノム解読情報をもとに、新口動物の進化、脊索動物の起源と進化の問題に比較ゲノム科学的また進化発生生物学的にチャレンジしたいと考えた。比較ゲノム科学的は研究室内の他の研究者との連携がうまくいき、前年度は脊索について、また本年度は筋肉について、望んでいただけの成果を得ることができた（上述）。
しかし一方で、進化発生生物学的な研究については、国外の研究者と多くの点でコンピートしていることが分かり、その調整が進まなかったこと、またギボシムシやナメクジウオは産卵期が限られており、本年度の産卵期での胚の採集機会を失ったことなどにより、研究が進まなかった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
新口動物の進化および脊索動物の起源と進化の比較ゲノム科学的研究については、これからneural crestおよびplacodeがどのように分子的背景で進化したのかについて研究を進めたい。また、幾分遅れている進化発生生物学的な研究については、棘皮動物、半索動物、頭索動物、尾索動物のBrachyury遺伝子の発現制御領域の比較解析を実施したい。
|
