2019 Fiscal Year Annual Research Report
The molecular mechanism underlying the acquisition of novel traits by focusing on the evolution of hairs to spines in mammals
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17K19422
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
二階堂 雅人 東京工業大学, 生命理工学院, 准教授 (70432010)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡部 正隆 東京慈恵会医科大学, 医学部, 教授 (10300716)
重谷 安代 東京慈恵会医科大学, 医学部, 講師 (70431773)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | ハリネズミ / 適応進化 / 体毛 / 針 / RNAseq / ゲノム比較 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は体毛の針化に関わる平行進化の分子メカニズムを明らかにすることである。特に、針が複数の体毛が融合したものなのか、もしくは１本の体毛が肥大化したものなのかを検証することが検証課題となる。我々は、アフリカヨツユビハリネズミ（Atelerix albiventris）の針と体毛の組織解剖学的な観察を目的として、生後１ヶ月と１日の個体について、成熟針と成長途中の針、および体毛についてパラフィン切片を作成した。それらについてヘマトキシリン・エオジン染色をおこない顕微鏡観察をおこなった結果、生後１ヶ月と１日の個体ともに、針の基部では単一の毛乳頭細胞の集まる領域が存在し、それらが針の上部に移るに従い規則的なヒダ構造を形成毛皮質と毛髄質に分化していくことが分かった。針の基部の毛乳頭細胞領域が単一であり、その他の基本的な構造は体毛と違いは観察されないことから、針は１本の体毛が肥大化し、その内部に規則的なヒダ構造が形成されたものであることが、２つの異なるステージの個体の組織観察により明らかとなった。同時に、生後１ヶ月と１日の個体については、それぞれの組織からRNAを抽出しRNAseqをおこない、各ステージにおける針、体毛で発現するmRNAを網羅的に比較した。その結果、針領域にはいずれの発生ステージにおいても特定のケラチンタンパク質遺伝子およびケラチン関連タンパク質遺伝子が発現しており、これが針の硬質化に関わっている可能性が高い。そして、哺乳類の全ゲノム配列を用いた全遺伝子配列比較による進化圧解析も実施し、体毛の針化を遂げたグループ（ハリネズミ、テンレック）で共通にdN/dSの上昇が観察された遺伝子を網羅的にピックアップすることに成功し、その後のGO解析を実施した。現在は、これらの成果を論文としてまとめているところであり、今後はこの成果をもとにより発展的な研究へつなげていく。
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