真核生物遺伝子の多様化と生物進化の関連

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09304072
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 宮田 隆 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20022692)
• 研究分担者: 岩部 直之 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80263060) ; 隈 啓一 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10221938)
• キーワード: 遺伝子重複 / 多様性 / 遺伝子族 / 分子系統樹 / 真核生物 / 多細胞効物 / 進化

研究概要

本研究は、真核生物の進化の過程で、遺伝子の多様化がどのように進んだか、遺伝子の多様化と生物の進化の間にいかなる関連があるか、遺伝子の多様化は如何なるメカニズムで起こったか、を明らかにすることを目的とし、多数の遺伝子族の分子系統進化学的解析を基礎に理論・実験の両面から研究を進めた。本年度は、シグナル伝達系に関与する7つの遺伝子族、すなわち、G-タンパク質族、オプシン族、ホスホジエステラーゼ族、チロシンキナーゼ族、チロシンフォスファターゼ族、PLC族、PKC族、及び形態形成遺伝子族であるPax族に属する遺伝子をカイメンとヒドラから多数単離し、塩基配列を決定した。さらに、それぞれの遺伝子族の分子系統樹を推定した。その結果、どの遺伝子族に於ても、機能の異なる遺伝子(サブファミリーに相当する)のほとんどは、カイメンとそれ以外の真正後生動物が分岐する以前にすでに遺伝子重複で作られており、この遺伝子多様化は動物の爆発的な多様化の2億年も前に完了していたことが分かった。このことは、カンブリア爆発の分子機構を解明するには、遺伝子重複による新しい遺伝子の創成という視点よりも、既存の遺伝子をどう利用して形態的多様性を獲得したかという視点での研究が重要であることを強く示唆する。サブファミリー内の遺伝子は互いに機能的には類似で、発現する組織を異にするが、こうした組織特異的遺伝子の多様化は、脊椎動物の系統で顕著に見られるが、最近の我々の解析は、メクラウナギ(円口類)と有顎魚類が分岐した頃に急速に多様化したことを示唆する。

研究成果

• [文献書誌] Inoue,T.: "Caenorhabditis elegans has two isozymic forms CE-1 and CE-2 of fructose-1,6-biophosphate aldolase which are encoded by different genes." Archives Biochem.Biophys. 339. 226-234 (1997)
• [文献書誌] Nikoh,N.: "An estimate of divergence time of Parazoa and Eumetazoa and that of Cephalochordata and Vertebrata by aldolase and triose phosphate isomerase clocks." J.Mol.Evol.45. 97-106 (1997)
• [文献書誌] Yasojima,K.: "Cloning of human and mouse cDNAs encoding novel zinic finger proteins expressed in cerebellum and hippocampus." Biophys.Biochem.Res.Commun.231. 481-487 (1997)
• [文献書誌] Suga,H.: "Intermittent divergence of the protein tyrosine kinase family during animal evolution." FEBS Lett.412. 540-546 (1997)
• [文献書誌] Kuba,M.: "Molecular evolution of amphioxus fructose-1,6-bisphosphate aldolase." Archives Biochem.Biophys.348. 329-336 (1997)
• [文献書誌] 宮田 隆: "ゲノム情報を読む" 共立出版, 138 (1997)