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多くの生物ではフェロモンを使って異性と交配している。突然変異によりフェロモンもしくはその受容体が変化すると、交配が妨げられ集団から隔離 (生殖隔離)されてしまう。そのため、フェロモンと受容体の新しい組み合わせが生まれるためには、両者がその分子適合性を保ちつつ変化する必要があるが、この共進化のメカニズムはよく分かっていない。
そこで本研究では、遺伝子操作が簡単で、かつフェロモン認識の分子基盤が分かっている単細胞生物の分裂酵母を使って、「フェロモン (鍵)と受容体 (鍵穴)の新しい組み合わせが生まれる仕組みを実験的に理解する」ことを目指した。
1) まず昨年度から進めていたCre-loxPシステムと遺伝子組換えを組み合わせた方法について、条件を再検討することにより、酵母が交配した二倍体細胞内でフェロモンと受容体遺伝子を効率良く連結させる系の構築に成功した。そこで本年度は、フェロモンと受容体遺伝子にランダムに変異導入を行い、得られた変異型集団を一斉に交配させ、交配した細胞だけを回収した。次いで、フェロモンと受容体が適合性するものを次世代シーケンサーで解析した。現在解析途中であるが、異性細胞間でフェロモンと受容体の特異性が異なるというデータが得られつつある。
2) 分裂酵母S. pombeとS. octosporusの間で、フェロモンと受容体遺伝子をスワップさせることにより、フェロモンと受容体間の特異性を検証した。その結果、M型フェロモンと受容体遺伝子は近縁種間で交換することはできないが、P型フェロモンと受容体遺伝子は交換しても機能することが分かった。さらなる遺伝子解析により、M型フェロモン受容体の6番目の膜貫通領域が特異性に大きな影響を与えていることを見出した。
本研究を通じて、分裂酵母の2つのフェロモン/受容体の分子適合性には非対称性があることが示唆された。
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