遺伝性・季節変動性を示す消化管の長さを規定するDNA変異及びメチル化領域の探索

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K21352
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 勝村 啓史 岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(PD) (10649544)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: DNAメチル化 / 遺伝的変異 / 集団内多様性 / 表現型可塑性

研究実績の概要

本研究計画では，メダカ消化管の長さの変化が遺伝的多型と表現型可塑性の2つによって生じた可能性を検証するため，長さを規定する原因アレルが存在するゲノム領域と，その可塑性を制御するエピジェネティクな変化を示すゲノム領域を明らかにする．本年度は，野生地域集団(40集団・計341個体)を用いたゲノムワイド関連解析(GWAS)で検出された原因候補アレルと，ゲノムワイドメチル化DNA解析により季節変動を示すメチル化DNA領域が，メダカの進化史でどのように進化して来たかを推定した．さらに，季節変動を示すメチル化DNA領域を欠失させたトランスジェニックメダカをCRISPR/Cas9法により作成し解析した．
【消化管の長さに関与する遺伝的多型とDNAメチル化変動領域の進化的関わり】RAD-seqにより得られた約60,000 SNPsを用いたGWASを実施し，それによりみつかった関連遺伝子がメダカでどのように進化してきたかを可視化するため，系統樹上へのマッピングを行なった．それとともに，季節に応じてDNAメチル化の程度が異なる領域で分子系統樹を作成し，その進化過程を推定した．その結果，季節変動するDNAメチル化領域の機能的消失が，GWASによりみつかった変異の固定に重要であることが示唆された．
【ゲノム編集法による遺伝子領域改変メダカの作出】DNAメチル化の程度異なる領域を含む約300bpを欠損させたメダカを作出するために，ガイドRNAとCas9タンパクをメダカ受精卵にインジェクションした．3世代掛け合わせを行い，得られたトランスジェニックメダカを解析した．その領域に生物学的な機能があることが示された．

備考

朝日新聞（岡山版）に掲載，「日本のメダカの故郷はどこだ ゲノム解析で２カ所を解明」，2018年12月12日

研究成果

• [雑誌論文] Medaka Population Genome Structure and Demographic History Described via Genotyping-by-Sequencing (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsumura Takafumi、Oda Shoji、Mitani Hiroshi、Oota Hiroki
  • 雑誌名: G3; Genes|Genomes|Genetics 巻: 9 ページ: 217～228
  • DOI: 10.1534/g3.118.200779
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] メダカ消化管でみられるPlasticity-first evolutionの分子メカニズムとその集団遺伝学的プロセス (2019)
  • 著者名/発表者名: 勝村啓史，佐藤克，山下佳那，尾田正二，覚張隆史，田中翔大， 藤谷和子，西槇俊之，今井正，吉浦康寿，武島弘彦，橋口康之， 三谷啓志，小川元之，竹内秀明，太田博樹
  • 学会等名: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [学会発表] ヒト拡散に関する“冒険遺伝子仮説”のメダカを用いた検証 (2018)
  • 著者名/発表者名: 勝村啓史，尾田正二，上岡史享，三谷啓志，太田博樹，竹内秀明
  • 学会等名: 第72回日本人類学会大会
• [学会発表] メダカ (Oryzias latipes) におけるRosette agentの病理学的解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西槇俊之，勝村啓史，根本典子，尾田正二，小賀厚徳，岡安勲，太田博樹，小川元之
  • 学会等名: 平成30年度日本魚病学会秋季大会
• [学会発表] Loss of epigenetic modification sites drives plasticity-first evolution. (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsumura T., Sato S., Yamashita K., Oda S., Gakuhari T., Tanaka S., Imai T., Yoshiura Y., Takeshima H., Hashiguchi Y., Mitani M., Ogawa M., Takeuchi H., Oota H.
  • 学会等名: 24th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular mechanisms and evolutionary processes underlying genetic assimilation in the digestive tract of medaka. (2018)
  • 著者名/発表者名: Katsumura T., Sato S., Yamashita K., Oda S., Gakuhari T., Tanaka S., Imai T., Yoshiura Y., Takeshima H., Hashiguchi Y., Mitani M., Ogawa M., Takeuchi H., Oota H.
  • 学会等名: Society for Molecular Biology & Evolution 2018
  • 国際学会
• [学会発表] メダカ消化管長で観察される表現型可塑性とその進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 勝村啓史
  • 学会等名: 日本進化学会第20回大会シンポジウム「表現型の可塑性～ホモ・サピエンスの環境適応のヒントを探る」
• [備考] 岡山大学プレスリリース：ゲノム解析から明らかになった日本列島メダカの2つの旅路
  • URL: https://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id582.html
• [備考] 日本のメダカの故郷はどこだ ゲノム解析で２カ所を解明
  • URL: https://www.asahi.com/articles/ASLD84HS3LD8PPZB009.html