主要な性決定遺伝子３種類をつなぐ複合型性染色体の性決定と進化

• 研究課題/領域番号: 19K06788
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分45020:進化生物学関連
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 三浦 郁夫 広島大学, 両生類研究センター, 准教授 (10173973)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 性染色体 / 性決定 / XY / ZW / ターンオーバー / カエル / 複合型性染色体 / 転座 / オスヘテロ

研究開始時の研究の概要

脊椎動物では、これまで少なくとも３種類の主要な性決定遺伝子が同定されている。私たちは、染色体の相互転座によってこれら３つの遺伝子をつなぐ複合型性染色体をカエルに見出した。さらに、同種内で未だ相互転座が生じていない元祖集団も発見した。本研究では、３つの性決定遺伝子で構成される複合型性染色体の性決定様式と元祖型を起点としたその進化機構の解明に臨む。

研究成果の概要

本研究は、台湾に生息するスインホーハナサキガエルにおいて３本の染色体の転座による複合型性染色体の進化、そして、日本に生息する近縁種のコガタハナサキガエルにおいて性染色体のターンオーバー、XY型からZW型への性決定機構の変換、そして性染色体の異形化が生じたことを明らかにした。脊椎動物ではほとんど前例がないほどの短期間に生じたダイナミックな性染色体進化の全貌が明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

性、すなわち有性生殖は、生物個体の遺伝的多様性を生み出し、生物の進化に貢献する重要な生殖様式である。また、人類を含む真核生物の起源において誕生した独特な仕組みの一つである。性やジェンダーに関する問題は近年社会問題化しており、現代の人間社会において重要な課題である。本研究は、ヒトや哺乳類の研究では知ることができない性の多様性やその進化機構に関する疑問を解決するためのヒントを与えてくれる。この意味では重要な生物学的基礎研究である。

研究成果

• [国際共同研究] 台湾国立師範大学(台湾)
• [国際共同研究] University of Canberra(オーストラリア)
• [国際共同研究] 台湾師範大学(台湾)
• [国際共同研究] 台湾国立師範大学(台湾)
• [国際共同研究] カセサート大学(タイ)
• [雑誌論文] Phylogenetic Origins of a Newly Found Japanese Red-bellied Newt Population in Yokohama City and Other Populations in Kanagawa Prefecture (2022)
  • 著者名/発表者名: Senzaki M, Sano S, Takemoto A, Miura I, Ogata M
  • 雑誌名: Ｃｕｒｒｅｎｔ ｈｅｒｐｅｔｏｌｏｇｙ 巻: 41 号: 1 ページ: 132-137
  • DOI: 10.5358/hsj.41.132
  • NAID: 130008164509
  • ISSN: 1345-5834, 1881-1019
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Highly rapid and diverse sex chromosome evolution in the frog Odorrana species complex (2022)
  • 著者名/発表者名: Katsumi T, FShams F, Yanagi H, Ohnishi T, Toda M, Lin S-M, Mawaribuchi S, Shimizu N, Ezaz T, Miura I
  • 雑誌名: Development growth & differentiation 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sex-chromosome evolution from a heteromorphic to a homomorphic system by inter-population hybridization in a frog (2021)
  • 著者名/発表者名: Ogata M, Suzuki K, Yuasa Y, and Miura I
  • 雑誌名: Philos. Trans. R. Soc. B 巻: 376 号: 1833 ページ: 20200105-20200105
  • DOI: 10.1098/rstb.2020.0105
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Evolution of a multiple sex-chromosome system by three-sequential translocations among potential sex-chromosomes in the Taiwanese frog Odorrana swinhoana. (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura I, Shams F, Lin S-M, 1, Cioffi MB, Liehr T, Al‐Rikabi A, Kuwana C, Srikulnath K, Higaki Y, Ezaz E.
  • 雑誌名: Cells 巻: 10 号: 3 ページ: 661-661
  • DOI: 10.3390/cells10030661
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hybridogenesis in the Water Frogs from Western Russian Territory: Intrapopulation Variation in Genome Elimination. (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura I, Vershinin V, Vershinina S, Lebedinsky A, Trofimov A, Sitnikov I and Ito M
  • 雑誌名: Genes 巻: 12 号: 2 ページ: 244-244
  • DOI: 10.3390/genes12020244
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative genomics of Glandirana rugosa using unsupervised AI reveals a high CG frequency (2021)
  • 著者名/発表者名: Katsura Y, Ikemura T, Kajitani R, Toyoda A, Itoh T, Ogata M, Miura I, Wada K, Wada Y, and Satta Y
  • 雑誌名: Life Science Alliance 巻: - 号: 5 ページ: e202000905-e202000905
  • DOI: 10.26508/lsa.202000905
  • NAID: 120007153083
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolution of sex-chromosome heteromorphy in geographic populations of the Japanese Tago’s brown frog complex. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kuwana C, Fujita H, Tagami M, Matsuo T, and Miura I
  • 雑誌名: Cytogenetic and Genome Research 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromosomics: Bridging the Gap between Genomes and Chromosomes (2019)
  • 著者名/発表者名: Deakin JE, Potter S, O'Neill R, Ruiz-Herrera A, Cioffi MB, Eldridge MDB, Fukui K, Marshall Graves JA, Griffin D, Grutzner F, Kratochv, L, Miura I, Rovatsos M, Srikulnath K, Wapstra E, Ezaz T
  • 雑誌名: Genes 巻: 10 号: 8 ページ: 627-627
  • DOI: 10.3390/genes10080627
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Mitochondrial heteroplasmy in marsh frog (Pelophylax ridibundus Pallas, 1777 (2019)
  • 著者名/発表者名: Vershinin V, Sitnikov I, Vershinina S, Trofimov A, Lebedinsky A and Miura I
  • 雑誌名: Russian Journal of Genetics 巻: 55 ページ: 1041-1045
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] ６本の性染色体をもつカエルの祖先型性染色体の同定と近縁種間で生じたターンオーバーの発見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三浦郁夫、林思民、大西拓、戸田守、桂有加子、回渕修治、Foyez Sham、Tariq Ezaz
  • 学会等名: 第７３回一般財団法人染色体学会年会
• [学会発表] 異種交配における片親ゲノム特異的排除(雑種生成）の分子機構の解明に向けて：トランスポゾンvs piRNAs (2021)
  • 著者名/発表者名: 須田皓介, 三浦郁夫, 鈴木貴大、林舜，廣田直哉, 田村啓，高松信彦， Vershinin Vladimir, 伊藤道彦
  • 学会等名: 分子生物学会第44回大会
• [学会発表] ツチガエルにおけるX、Y、ZおよびW染色体連鎖遺伝子群の分子進化 (2021)
  • 著者名/発表者名: 回渕修治、三浦郁夫
  • 学会等名: 分子生物学会第44回大会
• [学会発表] 性染色体の動的進化：ターンオーバーとリサイクル (2021)
  • 著者名/発表者名: 三浦郁夫、尾形光昭
  • 学会等名: 第２３回進化学会シンポジウム 「動物の性決定システムの進化」
  • 招待講演
• [学会発表] Evolutionary history of sex chromosomesin the frog Glandirana rugosa:Two times turnover and four times recycling (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura I and Ogata M
  • 学会等名: 23rd International Chromosome Conference (ICC)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Frog and Biology: Sex, Evolution and DNA music (2021)
  • 著者名/発表者名: Miura I
  • 学会等名: lessons learned from global partnerships (Kasetsart University, Thailand)
  • 招待講演
• [学会発表] Optimistic destiny of sex chromosome evolution in frogs (2020)
  • 著者名/発表者名: Miura I and Ogata M
  • 学会等名: 7th Asian-Pacific Chromosome Colloquium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sex chromosome evolution in Japanese tago's brown frog species complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuwana C, Fujita H, Tagami M, Matsuo T, Sriklunath K, Miura I
  • 学会等名: 7th Asian-Pacific Chromosome Colloquium
  • 国際学会
• [学会発表] Evolutionary genetic study on giant salamander, the geographic populations newly found in Hiroshima Prefecture, Japan. (2020)
  • 著者名/発表者名: Goto S, Shimizu N, Tsubota H, Ikeda S, Taguchi Y, Minami S and Miura I
  • 学会等名: 7th Asian-Pacific Chromosome Colloquium
  • 国際学会
• [学会発表] Six sex chromosomes in a Taiwanese frog (2020)
  • 著者名/発表者名: Miura I, Kuwana C, Lin SM, and Srikulnath K
  • 学会等名: 9th world congress of herpetoloty
  • 国際学会
• [学会発表] Sex chromosome evolution in Japanese tago brown frog species complex (2020)
  • 著者名/発表者名: Kuwana C, Hiroyuki Fujita H, Tagami M, Sriklunath K, and Miura I
  • 学会等名: 9th world congress of herpetoloty
  • 国際学会
• [学会発表] ６本の性染色体をもつカエル (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦郁夫、桑名知碧、林思民、Srikulnath Kornsorn
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] ロシアウラル地方におけるヨーロッパトノサマガエルのゲノム排除機構と集団構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 三浦郁夫、Vershinin Vradimir, Vershinina Svetlana, Ledivenski Andrei
  • 学会等名: 日本爬虫両棲類学会
• [学会発表] タゴガエルとナガレタゴガエルの性染色体の進化に関する研究(Rana tagoi，Rana sakuraii) (2019)
  • 著者名/発表者名: 桑名知碧，藤田宏之，田上正隆, Sriklunath Kornsorn, 三浦 郁夫
  • 学会等名: 一般財団法人染色体学会
• [学会発表] タゴガエル種複合体における性染色体の進化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 桑名知碧，藤田宏之，田上正隆, Sriklunath Kornsorn, 三浦 郁夫
  • 学会等名: 日本爬虫両棲類学会
• [学会発表] 広島県で発見されてオオサンショウウオの新しい地域集団に関する進化遺伝学的研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 後藤理史、清水則雄、坪田博美、池田誠慈、田口勇輝、三浦郁夫
  • 学会等名: 日本爬虫両棲類学会
• [学会発表] Sex chromosome recycling and turnover in frogs (2019)
  • 著者名/発表者名: Miura I, Ogata M, Lin S-M
  • 学会等名: The workshop: Paradigm shift in sex chromosome evolution
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The nature of hybridogenesis in the edible frog Pelophylax esculentus from Ural district, Russia (2019)
  • 著者名/発表者名: Miura I
  • 学会等名: International Russian Japanese symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 両生類に魅せられて "ツチガエルで起きている地域集団および種間のせめぎ合い" (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾形光昭、三浦郁夫
  • 総ページ数: 175
  • 出版者: 市民科学出版
  • ISBN: 9784991053504
• [備考] 生物はなぜ、どのように進化していくのか -その分子機構に迫る-
  • URL: https://amphibian.hiroshima-u.ac.jp/~miura/first.html
• [備考] 【研究成果】6本の性染色体をもつカエルを発見
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/63680
• [備考] 生物はなぜ、どのように進化していくのか
  • URL: https://home.hiroshima-u.ac.jp/amphibia/miura/first.html