DNAの進化と変異の機構

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07454208
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 原田 朋子 (太田 朋子) 国立遺伝学研究所, 集団遺伝研究系, 教授 (80000256)
• 研究分担者: 高野 敏行 国立遺伝学研究所, 集団遺伝研究系, 助手 (90202150)
• キーワード: DNA多型 / 分子進化 / 弱有害突然変異 / 適応進化

研究概要

太田は哺乳類の49の遺伝子配列を用いて、同義置換に対する非同義置換の割合が、ネズミの類でヒトの類より低いことを示し、同義置換と異なり非同義置換の多くは微弱有害効果をもつというほぼ中立理論の期待値と一致することを明らかにしてきた。本年度はこの時観察される非同義置換の系統ごとの揺らぎを蛋白質内のアミノ酸座位間の相互作用を取り入れたKauffmanのNKモデルを用いて解析した。その結果、NKモデルでは進化速度のゆらぎはDispersion Indexで測った場合、1〜2となり、実際のデータが示す5-7という大きな値にはならないことがわかった。したがって、このような大きな値を説明するためには集団サイズや環境の変化を取り入れる必要があることが明らかになった。
高野はショウジョウバエのachaete-scute complex (AS-C)を構成する4つのbasic-helix-loop-helixタイプの転写因子をコードする遺伝子に関してD.melanogaster-D.yakuba種間でその塩基配列を比較した。その結果、同義置換速度はほぼ一定であるが、非同義座位についてはachaete遺伝子に他の遺伝子の約2倍の非同義置換が塩基配列上顕著なクラスターを形成をなしながら観察されることを見い出した。ところが、より近縁なD.melanogaster-D.simulans種間では非同義置換の同義置換に対する比は逆にachaeteよりもasenseで有意に高くなった。これらの結果は、AS-C遺伝子群の系統依存的な分子進化を示唆するものであり、機能的制約の揺らぎや正の自然淘汰が働いた可能性が考えられる。
以上、哺乳類とショウジョウバエを材料として同義置換と非同義置換を比較することで自然淘汰や遺伝的浮動の効果を有意に分解出来ることを明らかにできた。

研究成果

• [文献書誌] Tomoko Ohta: "Development of neutral and nearly neutral theories." Theoretical Population Biology. 49・2. 128-142 (1996)
• [文献書誌] Tomoko Ohta: "The current significance and standing of neutral and nearly neutral theories." BioEssays. 18・8. 673-677 (1996)
• [文献書誌] P.Parham: "Population biology of antigen presentation by MHC class I molecules." Science. 272・5258. 67-74 (1996)
• [文献書誌] Tomoko Ohta: "Role of random genetic drift in the evolution of interactive systems." Journal of Molecular Evolution. (in press).
• [文献書誌] Y.Otsuka: "Genetic variation in the expression of the six hsp genes in the presence of heat shock in Drosophila melanogaster." Genes & Genetic Systems. (in press).
• [文献書誌] Toshiyuki S.Takano: "Current topics on molecular evolution" Inst.of Molecular Evolutionary Genetics,The Pennsylvania State Univ.,USA,Graduate School for Adv.Studies,Hayama,Japan, 260 (1996)