2021 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of evolutionary significance of vertebrate microchromosomes conserved for 400 million years

Research Project

Project/Area Number	21K06286
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	宇野好宣東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (60609717)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	脊椎動物 / 染色体進化 / マイクロ染色体 / 反復配列 / 核内高次構造
Outline of Annual Research Achievements	爬虫類や鳥類、軟骨魚類は、マイクロ染色体と呼ばれる微小な染色体を多数もっているが、真骨魚類や両生類、哺乳類のほとんどの種はマイクロ染色体をもたない。本研究では、多数のマイクロ染色体を保持する脊椎動物種において、核内の染色体高次構造を明らかにするとともに、新たに単離したマイクロ染色体特異的に増幅する反復配列における詳細な比較解析を行うことで、脊椎動物のマイクロ染色体について重要な進化学的知見を提供することである。 1年目の昨年度では、今後細胞レベルでの解析を行うニワトリやイヌザメを含めた10種類以上の脊椎動物種において、データベースにて公開されている全ゲノム情報を用いて、マクロ染色体もしくはマイクロ染色体特異的な分布を示す反復配列、特に各染色体末端特異的な分布を示す反復配列の同定を試みた。その結果、多数のマイクロ染色体を含む鳥類の一部の種では、大型染色体もしくは中型染色体末端特異的に増幅する反復配列の存在が明らかとなった。一方、多数のマイクロ染色体をもつ爬虫類カメやマイクロ染色体を独自に消失したトカゲでは、一部の鳥類で見られた染色体サイズ依存的な分布を示す反復配列は検出できなかった。研究代表者や他の研究グループの先行研究より、爬虫類カメや鳥類は多数のマイクロ染色体は、それらの共通祖先以前にすでに獲得され、現存種でも保持されていることが明らかになっているが、本研究の結果、爬虫類と鳥類で独自な染色体高次構造を有している可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 当初の予定どおり1、2年目で実施予定であった、サブテロメア特異的反復配列の同定に着手している。また進化の多様性の考察を充実させるため、計画段階よりも多くの脊椎動物種を解析対象としている。以上のことから、当初の計画以上に進展している。
Strategy for Future Research Activity	爬虫類や鳥類と同様に多数のマイクロ染色体をもつ軟骨魚類や、昨年度解析対象としていなかった爬虫類や鳥類のうちデータベースにて全ゲノム情報が公開されている動物種において、各染色体末端特異的な分布を示す反復配列の同定を試みる。その後、それらの動物種のうち、細胞や個体など生体サンプルの確保可能な動物種を用いて、反復配列に結合する修飾ヒストンタンパクの同定を行う。
Causes of Carryover	計画当初では、中部大学松原和純准教授の研究室にて一部実験を行う予定であったが、コロナ禍の影響で出張自体がキャンセルになり、その実験で使用する試薬などの購入も行っていないため。