性染色体の起源と性スペクトラム関連遺伝子

• 研究領域: 性スペクトラム - 連続する表現型としての雌雄
• 研究課題/領域番号: 17H06425
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 菊池 潔 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (20292790)
• 研究分担者: 小山 喬 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(水産), 准教授 (40749701)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 105,300千円 (直接経費: 81,000千円、間接経費: 24,300千円); 2021年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円); 2020年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円); 2019年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円); 2018年度: 21,970千円 (直接経費: 16,900千円、間接経費: 5,070千円); 2017年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
• キーワード: 性決定遺伝子 / 性染色体 / 組換え抑制 / 魚類 / 性特異的優性効果 / 性決定 / 性スペクトラム / 組換え / 性スペクトラム / 性拮抗

研究成果の概要

多くの生物種の性染色体は、組換え抑制が原因で異形化している。しかし、組換え抑制発達の初期過程は不明であった。本研究は、異形化前後の染色体をもつと予想される魚類群を材料として、性染色体進化の初期過程を解析した。その結果、ブリ類が組換え抑制前後の性染色体をもつという確証を得た。これまで、性染色体逆位が組換え抑制の主要因とされてきたが、ブリ類には逆位が認められず、新規の組換え抑制機構の存在が示唆された。さらに、組換え抑制を招いた変異の候補も同定できた。フグ類においては、複数の遺伝子を含む性決定領域がゲノム中を動き回るという現象を発見し、その原因が組換え抑制にあるという仮説を提唱した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多くの生物種の性染色体は、組換え抑制が原因で異形化している。しかし、組換え抑制発達の初期過程は不明であった。本研究は、異形化前後の染色体をもつ魚類近縁種群を対象として、性染色体進化の初期プロセスの一端を明らかとした。ブリ類の研究からは、これまでの説とは異なるメカニズムで組換え抑制が開始される可能性がしめされた。フグ類の研究からは、性決定領域がゲノム中を動き回るという現象が明らかとなった。本研究によりもたらされた知見が生物界に普遍的なものであるかどうかは、今後の研究によって明らかになると思われる。

研究成果

• [雑誌論文] Identification of the sex-determining locus in grass puffer (Takifugu niphobles) provides evidence for sex-chromosome turnover in a subset of Takifugu species (2018)
  • 著者名/発表者名: Risa Ieda, Sho Hosoya, Shota Tajima, Kazufumi Atsumi, Takashi Kamiya, Aoi Nozawa, Yuma Aoki, Satoshi Tasumi, Takashi Koyama, Osamu Nakamura, Yuzuru Suzuki, Kiyoshi Kikuchi
  • 雑誌名: PLOSONE 巻: 13 号: 1 ページ: e0190635-e0190635
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0190635
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 水産科学におけるゲノム情報の活用を考える (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊池潔
  • 学会等名: 第34回マリントキシン研究会
  • 招待講演
• [学会発表] ブリ属の性決定遺伝子はステロイド代謝酵素である (2018)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・森島輝・山下量平・豊田敦・内野翼・坂本崇・鈴木萌・細谷将・菊池潔
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] ブリ属性決定遺伝子の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・山下雄史・佐々木皓平・宇野誠一・小山次朗・田角聡志・菊池潔
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] ブリ属性決定遺伝子の発現解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中本正俊・小山喬・水野直樹・菊池潔・坂本崇
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] クサフグ性決定遺伝子の探索 - 少数個体を用いたGWASの発見的利用- (2018)
  • 著者名/発表者名: 家田梨櫻・小山喬・細谷将・大木駿・水野直樹・藤田真志・菊池潔
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] GRAS-Di 法で明らかとなった「ゲノム再編成による新規性決定遺伝子座の誕生」 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤川大学・細谷将・小林純也・田島祥太・家田梨櫻・佐藤茉菜・城夕香・中村修・菊池潔
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] ショウサイフグ性決定遺伝子の探索 -Pool-seq による表現型原因遺伝子の特定- (2018)
  • 著者名/発表者名: 家田梨櫻・細谷将・小山喬・城夕香・菊池潔
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] ゼブラフィッシュを用いたブリ属性決定遺伝子の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 車遥介・小山喬・岡田恵治・家田梨櫻・ 朝比奈潔・菊池潔
  • 学会等名: 平成30年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 性決定遺伝子をNGSで簡単に決められないだろうか？ (2017)
  • 著者名/発表者名: 菊池潔
  • 学会等名: DMY研究会
• [学会発表] The reuse of the same sex chromosome in pufferfishes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kiyoshi Kikuchi
  • 学会等名: Asian Sex Differentiation Network (7th Gonad Biology Joint Meeting, 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] ターゲットエンリッチメント法と長鎖シーケンサーによる領域特異的塩基配列決定の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 小山喬・森島輝・鈴木穣・内野翼・坂本崇・菊池潔
  • 学会等名: 次世代シーケンサー現場の会
• [備考] 性スペクトラム
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/sexspectrum/index.html