2012 Fiscal Year Research-status Report
遺伝子の発現制御のシスートランス共進化から探る脆弱な精巣の理由
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23570123
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
高野 敏行 京都工芸繊維大学, ショウジョウバエ遺伝資源センター, 教授 (90202150)
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| Keywords | 進化 / 遺伝学 / 分子共進化 / ショウジョウバエ |
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| Research Abstract |
本研究は精巣特異的に発現する遺伝子の速い進化、脆弱な精巣形成の原因解明を目指している。この目的のため、細胞内環境とともに“共進化”する遺伝子の同定とその特徴抽出を行う。ショウジョウバエ近縁種（D. mauritiana、 D. simulans、 D. sechellia）間の正逆イントログレッション系統を作出、ヘテロ接合にある２種のアレルの相対発現量比を２種の遺伝的背景で測定した。結果として、アレルの相対発現量が遺伝的背景によって有意に異なることを見出した。この知見はこれまで考えられているよりもずっと速い速度で遺伝子発現を制御するトランス因子と発現遺伝子本体が協調しながら進化（共進化）していることを示している。
上記の結果は成虫組織全体から抽出したRNAを用いて得たものである。本年度は精巣の組織特異性を明らかにするため直接、精巣から抽出したRNAを用いて同様の解析を行なった。これまでの成虫組織全体の発現解析において、アレルの相対発現量比が遺伝的背景依存性を示した遺伝子の多くは精巣で高発現することが知られている。にも関わらず、精巣組織からのRNAでは遺伝的背景依存性は認められなかった。主な要因としてサンプル間、個体間のRNA量のばらつきが大きいことが考えられた。実際、精巣は発現する遺伝子の種数も多いことに加え、遺伝的変異量も大きいと考えられている。イントログレッション系統を用いた解析とともに、多量の遺伝的変異と環境・確率要因によって生ずる高い変動性（ノイズ）を精巣組織の特性を表すものとして今後は重点的に解析すべきである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究は遺伝子発現を制御する細胞内環境、すなわちトランス因子とともに共進化する精巣遺伝子の同定を目指している。実際、組織全体を使った発現解析からシスートランス因子間の分子共進化がこれまで考えられていたよりもずっと速く進んでいることを明らかにできたことは大きな発見であった。一方で精巣組織から抽出したRNAではこれまでの実験結果を裏付けできていない。ひとつの理由は組織の不安定さ、変動幅が大きいことに起因していると推量する。実際、個別の遺伝子解析から精巣組織のもつ高変異量、高変動性をみることができる。
本研究代表者は平成24年2月に国立遺伝学研究所から京都工芸繊維大学へ所属機関を異動した。異動に伴い研究活動に多少の空白期間が生ずることになった。新たな研究環境で再スタートを切ることになり、使用できる設備等に変化が生じた。時として前職場へ赴き実験を行なうことにもなった。一方で、質量分析装置（LC/MS）が使用できることになり、新たな研究の方向性を見いだすことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
分子共進化を示す多くの遺伝子が高発現する精巣のみから抽出したRNAを用いて、共進化の証拠が得られていない主因は発現のノイズが大きいためではないかと推量している。実際、精巣は発現する遺伝子も多く、一般に変異量が大きいと理解されている。しかし、遺伝子発現量の変異の大規模な定量解析は報告されていない。そこで、昨年末から遺伝子発現の定量解析から発現ノイズを調査することを開始した。遺伝子発現に関して遺伝的変異量が大きい遺伝子あるいは環境や確率要因による変動の大きい遺伝子をノイズ遺伝子とよび、ゲノム規模で同定する。このノイズ遺伝子から遺伝子発現を制御する細胞環境の変動要因の特定を目指す。遺伝子発現は、次世代シークエンサーを用いたmRNAの定量と質量分析装置によるプロテオーム解析の２段階で行う。発現量変異をゲノム規模で解析することで多数のノイズ遺伝子を同定できると期待している。ノイズ遺伝子の近傍配列、ChIP-seq法などで明らかにされるDNA結合タンパク質の分布を通して精巣組織の特異性を洗い出し、速く進化するトランス因子、細胞環境要因の特定へとつなげる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
新規に進めることとなった次世代シークエンサーを使った発現量解析（RNA-seq）は外部委託することになる。その他は昨年度同様に塩基配列決定のための試薬、プラスチック器具などの消耗品が主な使途となる。最終年度にあたり研究成果の発表のための旅費、論文投稿料等も必要である。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Starvation-induced elevation of taste responsiveness and expression of a sugar taste receptor gene in Drosophila melanogaster.2012
Author(s)
Nishimura, A., Ishida, Y., Takahashi, A., Okamoto, H., Sakabe, M., Itoh, M., Takano-Shimizu, T., and Ozaki M.
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Journal Title
Journal of Neurogenetics
Volume: 26
Pages: 206-215
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Cuticular hydrocarbon content that affects male mate preference of Drosophila melanogaster from West Africa.2012
Author(s)
Takahashi, A., Fujiwara-Tsujii, N., Yamaoka, R., Itoh, M., Ozaki, M., and Takano-Shimizu, T.
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Journal Title
Journal of Evolutionary Biology
Volume: 2012
Pages: 278903
DOI
Peer Reviewed
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