2020 Fiscal Year Research-status Report
Understanding the genetic mechanism of adaptive evolution and parallel evolution in East African cichlids
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20KK0167
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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) |
長澤 竜樹 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (60782828)
高橋 鉄美 兵庫県立大学, 自然・環境科学研究所, 教授 (70432359)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Keywords | 適応進化 / 平行進化 / シクリッド / 全ゲノム比較 / V1R |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では「全ゲノム比較解析」に基づく適応遺伝子の網羅探索に加えて、より具体的に「唇の肥大化」に関わる平行進化メカニズム、「V1Rフェロモン受容体」による種分化、をテーマに掲げ、これらが祖先多型によって説明しうるかを検証することを目的としている。国際共同研究相手としてスイスのSeehausen博士、タンザニアのKimireiおよび Mzighani博士、そして米国のKocher博士を選定している。初年度からKocher博士のもとで遺伝子改変シクリッド（ティラピア）の作製をおこなう予定であったが、海外渡航の厳しい状況となったため、国内の共同研究者でティラピアの遺伝子改変技術を持つ新潟大・藤村博士の協力を得て、唇肥大化の候補遺伝子に関してCRISPR/Cas9システムを利用したノックアウト個体の作出をおこなった。国際共同研究相手の諸氏とは、その研究内容に関する詳細な打ち合わせをZoom、メールを用いて進めている。Seehausen博士とはV1Rフェロモン受容体について数あるビクトリア湖産シクリッドの中から理想的な研究対象手の絞り込みをおこなった。全ゲノム比較解析に関しては、多くの祖先多型遺伝子を単離することに成功し、これは進化分野の国際誌であるMol. Biol. Evol.に受理された。この研究で祖先多型として単離された遺伝子については、分子生物学的な研究を通じて発現場所や機能を類推し、祖先多型がシクリッドの適応放散にどれだけ、どのように寄与したのかを明らかにする礎を築くことができたと考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナウィルスの感染拡大により直接的な研究室間の往来は実現できなかったが、Zoomやメールによる詳細な研究進捗の確認は問題なく進められた。この申請でもっとも注目している「祖先多型」に関しては、シクリッドゲノム3種１８個体の全ゲノム配列比較により７２６個の祖先多型由来の遺伝子を単離することに成功し、これが進化分野では上位のMol. Biol. Evol.誌に受理されたのは大きな成果であったと考えている。また、多くの全ゲノム配列データが公開されたため、我々が着目しているV1Rフェロモン受容体遺伝子（祖先多型遺伝子座の１つ）の詳細な進化パターンを明らかにするための大規模解析に着手したことは大きな進展であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
依然として、海外渡航の難しい状況は続くが、これまでに単離した多くの祖先多型遺伝子の機能解析の推進を主軸として研究を続けていく予定である。具体的には、唇肥大化に関わる候補遺伝子に関してはノックアウト個体の表現型の観察、そして各種シクリッドの唇における発現比較（in situ hybridization）、免疫染色を計画している。V1Rフェロモン受容体遺伝子に関しては、公開された膨大なシクリッドゲノムデータを用いたこれまでになく包括的なV1R遺伝子の種間比較解析を通じて、V1Rにおける祖先多型がどのようにして東アフリカのシクリッドに拡大し維持されたのかを検証する。そして、全ゲノム比較で単離された祖先多型遺伝子の中から特にコラーゲン6A6遺伝子に着目した発現・機能解析にも着手する。
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| Causes of Carryover |
DNAおよびRNAの配列決定を外部委託するために予算を計上していたが，コロナ禍で実験が想定通りに進まず間に合わなかった。繰越額は2021年度に外部委託する費用として使用する予定である。
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