支えあう生物多様性のポストゲノム科学

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12304046
• 研究機関: 総合研究大学院大学
• 研究代表者: 高畑 尚之 総合研究大学院大学, 副学長 (30124217)
• 研究分担者: 颯田 葉子 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助教授 (20222010)
• キーワード: 不完全ゲノム仮説 / 分子人類史 / アセチルノイラミン酸水酸化酵素遺伝子 / 分集団構造 / 偽遺伝子 / 祖先集団 / 主要組織適合性抗原遺伝子群 / 霊長類

研究概要

本年度は以下の3課題について有意義な結果を得た。結果の多くは国際誌に掲載予定あるいは投稿準備中である
1)ヒトと新世界猿の主要組織適合性抗原遺伝子群(MHC)の進化:ヒトと新世界猿のMHCはこれらの共通祖先ですでに、遺伝子重複により現在各々の種が持つ遺伝子座は分化していたことが明らかになった。種分岐を経てこれらの種は祖先種の多様な遺伝子から、遺伝子を失うことで、各々の種の特性を獲得していった。さらにその過程において、ゲノム当たりの機能を持った遺伝子数が一定となるような自然選択が働いている可能性も示唆した。
2)ヒトに特異的な偽遺伝子(アセチルノイラミン酸水酸化酸素遺伝子、CMAH)の生物学的意義:CMAHの偽遺伝子化とヒトの進化の関係を研究するために、ヒト集団中のCMAHの塩基多様度、ハプロタイプの地理的分布をアフリカ集団から6個体、アジア・ヨーロッパ集団から53個体の合計118の染色体について調べた。その結果CMAHの遺伝的変異とその地理的分布の説明には、アフリカ集団内の分集団構造が必須であることが明らかになった。
3)霊長類系統の塩基置換速度および祖先集団の個体数の推定:58,156のチンパンジーのBac End Sequesesとヒトゲノム配列の比較結果をもとに、ヒトとチンパンジーの種分岐前と後に蓄積した塩基の違いを別々に推定した。ヒトとチンパンジーの種分岐を600万年前と仮定すると塩基置換速度は従来いわれている1〜1.5 x 10-9座位当たり、年当たりという推定値よりも小さいものとなった。また祖先集団は現在のヒト集団のおよそ10倍であったことが確認された。
この他に全年度から引き続き、哺乳類における性染色体の進化や新たに霊長類の味覚のレセプターの進化および海産維管束植物の進化についての実験・解析についてを行なった。また、代表者が提唱している「不完全ゲノム仮説」について、国際進化生物学会の会長講演、日本遺伝学会木原賞受賞講演を行ない、生物が歴史的に拘束された存在であり人間もその拘束から逃れられないことを遺伝子進化の立場から明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] IWASE M, SATTA Y, TAKAHATA N: "The amelogenin loci span an ancient pseudoautosomal boundary in diverse mammalian species."Proc.Natl.Acad.Sci. 100. 5258-5263 (2003)
• [文献書誌] GO Y, SATTA Y: "Frequent segmental sequence exchanges and rapid gene duplication characterize the MHC class I genes in lemurs."Immunogenetics. 55. 450-461 (2003)
• [文献書誌] KATO Y, AIOI K, OMORI Y, TAKAHATA N, SATTA Y: "Phylogenetic analyses of Zostera species based on rbcL and mat K nucletoide sequences : Implications for the origin and diversification of seagrasses in Japanese waters."Genes Genet. Syst. 78. 329-342 (2003)
• [文献書誌] SATTA Y, TAKAHATA N: "The distribution of the ancestral haplotype in finite stepping-stone models with population expansion."Molecular Ecology. 13. 877-886 (2004)
• [文献書誌] SAWAI, H, KAWAMOTO, Y, TAKAHATA, N, SATTA, Y: "Evolutionary relationships of major histocompatibility complex class I genes in simian primates."Genetics. (印刷中).