Investigation of the origins of microchromosomes from chromosomes of lungfish, shark, and hagfish

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K07511
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 宇野 好宣 国立研究開発法人理化学研究所, ライフサイエンス技術基盤研究センター, 研究員 (60609717)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: FISH / 脊椎動物 / 染色体地図 / 核型進化 / マイクロ染色体 / イヌザメ

Outline of Annual Research Achievements

これまで申請者が確立した魚類や両生類における培養細胞を用いた染色体標本作製法を応用することで、軟骨魚類のイヌザメの全胚から線維芽細胞を、もしくは成体から採取した血液からリンパ球細胞を培養して得られた染色体標本を作製し、ギムザ染色やC-分染、複製R-分染などの核型解析を行った。その結果、軟骨魚類における細胞培養法や染色体標本の作製法の最適化に成功し、この種における核型を明らかにした。研究計画当初は、これまで核型報告されている軟骨魚類と同様に、イヌザメでも多数のマイクロ染色体を含む60-70本の染色体を保持していると想定していた。しかし、この種の核型はマイクロ染色体を含まない非常に多くの染色体（2n = 106）から構成されていることが明らかになった。これは、これまで核型が報告されている軟骨魚類の中で最も染色体数の多い報告である。また、微小でそれぞれが識別不可能なマイクロ染色体をもたないため、複製R-分染バンドにより53対のほぼすべての染色体の識別が可能となった。したがって、今後本格的に実施予定であるFISHマッピングを効率よく行うことができると期待される。
また、これまでの硬骨魚類におけるゲノム・染色体比較解析では、硬骨魚類や四肢動物の共通祖先も一般的な軟骨魚類と同様にマイクロ染色体を保持していた仮説が支持されているが、イヌザメのようにマイクロ染色体をもたない核型である可能性も考えられるため、慎重に議論する必要があると考えられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成29年度はイヌザメの核型を明らかにした。その結果、この種はマイクロ染色体をもたず、複製R-分染バンドにより53対のほぼすべての染色体の識別が可能となったため、計画当初予定していたマイクロ染色体特異的 DNA プローブの作製を行う必要がないと判断した。すでにシンプルリピートやfosmidゲノムライブラリから単離したクローンを用いたイヌザメにおけるFISHマッピングに着手している。以上のことから、概ね計画どおりに進行している。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度では、イヌザメにおけるFISHマッピングを行うとともに、ハイギョを用いた解析を行い、この種における染色体標本作製方法の確立を行うことで、ハイギョの遺伝連鎖群やゲノム染色体構造を明らかにする。

Causes of Carryover

計画当初では、イヌザメのマイクロ染色体の識別のためにマイクロ染色体特異的DNAプローブの作製が必要になると思われたが、核型解析の結果マイクロ染色体をもたず、すべての染色体を複製R-分染バンドにより識別可能になり、本解析を行う必要がなくなったため。
しかしながら、イヌザメはこれまでの想定よりはるかに染色体数が多く、得られる染色体中期像もこれまで申請者が確立してきた両生類や魚類よりも非常に少ないため、次年度以降に行うFISHマッピングでは計画当初よりさらに多くの染色体標本作製とFISHを行う必要があると考えられる。従い、次年度にはより多くのFISHなどの実験消耗品の購入費用に充てるものとする。