2021 Fiscal Year Annual Research Report
Tackling the global regulation of Hox clusters with molecular evolutionary and epigenomic approaches
| Project/Area Number |
20H03269
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Genetics |
|---|
Principal Investigator |
工樂 樹洋 国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (40391940)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | Hox遺伝子 / 分子進化学的解析 / 軟骨魚類 / 全ゲノム情報 / 発生制御 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本課題の主題であるHox遺伝子群の時空間的発現制御に関して、多様な脊椎動物の全ゲノム情報を参照することにより、Hox遺伝子群を含むゲノム領域の配列特性について、遺伝子構造から視野を広げ、ゲノム環境という視点でその進化過程を記述することが可能になった（Kuraku, Dev. Biol., 2021. 477: 262-272）。かつてはクラスターごと欠失したとされたサメ・エイのHoxCクラスターではあるが、それは全ゲノム情報が得られる前に見切り発車で発信された、精査の不十分な情報であった。イヌザメでは、HoxC6、C8、C11、C12、C13が同じ転写の向きで、ゲノム上に並ぶ。まさに「Hoxクラスター」と呼びたくはなるが、そのゲノム領域の反復配列の頻度は非常に高いうえ、この領域の長さは200Kbを超え、通常100Kbからなる脊椎動物の標準なHoxクラスターよりも間延びしている。軟骨魚類を比較に加え、Hoxクラスターの時空間的発現制御について解析を続けていく。Hox遺伝子群に注目した解析と並行して、主に軟骨魚類の全ゲノム情報の集積を進めている。代表者が主導する軟骨魚類オミクスコンソーシアムSqualomix（スクアロミクス; https://doi.org/10.22541/au.162498956.63679523/v1）は、世界規模のイニシアチブEarth BioGenome Project (EBP)に加盟し、技術的に連携しながら、注目する重要生物のゲノム情報の読取りとその情報を利用した生命科学研究を行っている。Squalomixコンソーシアムの活動は、EBPの進捗報告（Lewin et al., PNAS, 2022. 119: e2115635118）でも言及されており、本課題に付随した「先進ゲノム支援」採択課題からの成果もまた、EBPの進捗の一部にカウントされる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Hi-Cデータを扱ったオミクスデータ解析を継続するとともに、とくにHox遺伝子群を含むゲノム領域の塩基配列の特性を、他のゲノム領域と比較する解析を徹底的に行う1年となった。Hox遺伝子クラスター内には反復配列が希少であり、これは脊椎動物の一般的なゲノムの様相と大きく異なっている。これに関連して、反復配列のゲノム内の分布を調べることにより、一部の脊椎動物について、染色体長と単純反復配列および散在反復配列、そしてGC含量およびそこに位置する遺伝子の長さや進化速度に関連性があることを見出した。また、こういった特徴のゲノム内の不均一性を調べる過程で、サメ類のHoxC遺伝子が、X染色体の端に位置することを見出した。いっぽうで、「先進ゲノム支援」に採択いただいたトラザメのゲノム配列のシークエンスが完了し、現在アセンブリを自身で構築中である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
来年度は最終年度となるが、上記の通りトラザメのゲノム配列整備が実現したため、改善されたより完成度の高いゲノム配列を使用したエピゲノム解析が可能となった。また前年までに、シークエンスデータの解析方法の吟味も済み、準備が整っている。すでに利用しているイヌザメと合わせ、トラザメ発生期の胚からHi-Cデータを取得することにより、領域特異的なクロマチン制御を明らかにするオミクス解析を遂行する。これまでのパイロット実験では、組織の取り分けについて、時空間的な分解能がやや不十分な面があったため、その点を改善して再度胚からの生データ取得を計画している。
|
