2021 Fiscal Year Research-status Report
A model of compensatory evolution for microRNA and its target genes
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19K06789
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
楠見 淳子 九州大学, 比較社会文化研究院, 准教授 (20510522)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯塚 勝 福岡女子大学, 国際文理学部, 学術研究員 (20202830) [Withdrawn]
一ノ瀬 元史 筑紫女学園大学, 現代社会学部, 教授 (30150460) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 補償的進化 / microRNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
miRNA分子内の相補配列は構造上重要であるだけでなく、一部はターゲットとする遺伝子の相補配列と直接作用する配列（ガイド鎖）となっており、miRNAとターゲットとする遺伝子間の相補配列は共進化していると考えられる。本研究課題では、miRNAの作用機序に基づいた分子進化モデルを構築し、シミュレーション解析を行う。miRNAとターゲット遺伝子が１対１で対応するシングルターゲットモデルとmiRNAとターゲット遺伝子が１対２で対応するマルチターゲットモデルを構築し、固定待ち時間と各遺伝子座の変異量（平均ヘテロ接合度）の分析を行い、miRNA多様化の進化的要因について検証する。
シングルターゲットモデルを用いたシミュレーション解析の結果、これまでの補償的進化の分子モデルの研究からも知られているように、miRNAとターゲットとする遺伝子間の連鎖が強いほど固定待ち時間は平均的に短くなる傾向が見られた。また、その効果は特に、miRNA分子内、ガイド鎖とターゲット遺伝子間の相補性が同等に適応度に影響する場合に強く現れていた。組換え率が固定待ち時間に大きく影響する一方で変異量への効果は小さく、ターゲット遺伝子とmiRNA遺伝子が連鎖している場合と独立な場合でガイド鎖の変異量に大きな違いは見られなかった。
さらに、ターゲット遺伝子間のエピスタシスの効果を踏まえた適応度スキームをモデルに組み込んでマルチターゲットモデルを用いたシミュレーションを行ったところ、２つのターゲット遺伝子の有害度を重み付き平均した適応度スキームの場合、シングルターゲットモデルよりも平均固定待ち時間が短くなる条件があることが示された。この結果は、遺伝子の重複や消失が相互作用するmiRNA遺伝子の進化速度に影響する可能性を示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度は、miRNAとターゲット遺伝子が１対２で対応するマルチターゲットモデルを構築しシミュレーション解析を行った。back mutationありのモデルでは平衡状態に達したときの変異量（ヘテロ接合度）を測定するため、初期頻度、平衡状態までの待ち時間、淘汰係数等のパラメータを変動させ予備的なシミュレーションを行い、平衡状態に達するまでの条件検討を行った。シングルターゲットのモデルの場合に比べると、平衡状態が大きく変動しながら保たれており、得られる結果の分散も非常に大きくなっていた。これまでに、マルチターゲットモデルについては、ほぼ予定していたシミュレーションを終え、平均固定待ち時間と平均ヘテロ接合度のデータを得ており、論文作成にむけて結果をまとめている。シングルターゲットモデルの結果については投稿論文を執筆しているものの、まだ完成していない。今後、学会発表を含め進めていく予定である。
また、公開されているモデル生物の多型データを用いた検証に着手できていないため、早急に進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度はシングルターゲットモデルの論文の投稿、マルチターゲットモデルシミュレーション解析を結果のまとめと論文執筆を行う。
また、miRNA領域情報とSNPデータを組み合わせたデータベースをモデル生物で構築することを試みる。ヒトやショウジョウバエなど動物のモデル生物ではmiRNA多型のデータはある程度まとめられているものの、植物についてはそのようなデータベースはない。植物は動物とはmiRNAの作用機序や性質に違いがあるだけでなく、モデル植物となっている栽培植物などでは倍数化による遺伝子重複が起きている例も多く、miRNAの多様性維持メカニズムが動物とは異なると考えられる。シロイヌナズナ、イネ、ダイズ、コムギ等に着目してデータ解析を進める。
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| Causes of Carryover |
本年度は学会等参加のための旅費や論文投稿料を使用しなかったため、旅費及びその他に計上していた予算に余剰が生じた。
次年度は学会発表や論文投稿など、研究発表に力を入れ、それらに使用する。
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