倍数化によって重複したアルコール脱水素酵素遺伝子はどのように発現しているのか

• Project/Area Number: 12740472
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 系統・分類
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 西野 貴子 大阪府立大学, 総合科学部, 助手 (20264822)
• Project Period (FY): 2000 – 2001
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2001)
• Budget Amount: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2000: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 遺伝子重複 / アイソザイム / ADH / 種分化 / 分子進化 / キク科 / 適応

Research Abstract

重複した一方の遺伝子で既存の機能を保持し、もう一方の遺伝子が突然変異により新たな機能を獲得する仮説は多重遺伝子族の研究ではよく知られている。そのため遺伝子の進化において、遺伝子重複は遺伝子自体の機能の分化を促進する重要な機構として考えられており、遺伝子の多様性を生み出してきた。
その体重遺伝子族のひとつであるアイソザイムは、同じ化学反応を触媒するが、組織特異性、発現の制御、触媒最適条件などの生化学的性質が異なる。これらの性質の違いはその生物の適応にも影響を与え、そのアイソザイムの遺伝子重複が適応進化に関係している可能性が考えられる。
そこで、嫌気的条件下で発現パターンに変異が見られるキク科のADHアイソザイムに着目し、水分環境が異なる分布域をもつ禁煙な倍数性植物において、倍数化によって重複したADH遺伝子が適応的に進化しているかを二倍体植物との間で比較検討した。
生息環境が異なる複二倍体起源のノコンギク類、またその推定両親植物群と考えられる二倍体種について、アロザイム電気泳動の結果、ADHアロザイムの発現様式に変異が見られた。この変異が見られたノコンギク類と推定両親植物群とのあいだでmRNAの配列を比較した。その結果、倍数体と二倍体の間で適応的に有利な分子進化をしている有意な差は検出できなかった。また倍数体のなかでの分子進化速度についても生息地の水分条件の違いを説明するような差は見られなかった。
しかし、今回の結果は、3'末端側約400塩基対での比較しかできなかったため、アロザイム発現の変異を説明するためには、より上流側、またさらにその制御部分を比較してみる必要があると思われる。