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アフリカツメガエル(Xenopus laevis)は、ネッタイツメガエル(Silurana/Xenopus tropicalis)に近縁な2つの異なる祖先型二倍体種が交雑し、その異種間雑種のゲノムの倍数化によって新たに生じた異質四倍体種であることが知られています。私たちはこれまでに、cDNAクローンを用いたFISHマッピングによってX. laevis(2n = 36)とX. tropicalis(2n = 20)の比較染色体地図を作成し、X. laevisがもつ9組すべての同祖染色体を同定することに成功しました(Uno et al. Heredity 111: 430-436, 2013)。しかし、X. laevisならびに近縁種の染色体研究は1940年代からすでに行われており、多くの研究者によって様々な染色体の分類と番号付けがなされてきたため、大きな混乱が生じていました。最近、私たちが参画している日米合同のX. laevisゲノム解析プロジェクトが大きく進展したことから、世界基準となる染色体の命名法の確立が強く望まれていました。そこで私たちは、X. laevisゲノムプロジェクトコンソーシアムの協力を得て、分子細胞遺伝学・ゲノム科学的なデータを基盤とした新たな染色体命名法(Chromosome Nomenclature)を確立しました。

私たちがこれまでに作成したX. laevisX. tropicalisの染色体地図の比較によって、X. laevisの2組の同祖染色体間に逆位が存在することを除けば、2種間ならびに同祖染色体間での相互転座は検出されないこと、そして、X. tropicalisの2本の染色体が融合した染色体をX. laevisが1対もつことが明らかになっています。そこで、X. laevis -X. tropicalis間の遺伝連鎖群の保存性が極めて高いことに基づいて、新たな命名法では、X. laevis(XLA)の同祖染色体対を染色体サイズが大きいもの(XLA L)と小さいもの(XLA S)に分け、各染色体をX. tropicalis(XTR)の染色体番号(XTR1, XTR2, -------- XTR8)と対応づけて、それぞれ"XLA1L, XLA1S, XLA2L, XLA2S, ----------- XLA8L, XLA8S"の順に染色体番号を記載しています。そして、X. tropicalisの2つの染色体(XTR9, XTR10)が融合した染色体を"XLA9L, XLA9S"と命名するとともに、融合した染色体の起源がわかるように"XLA9_10L, XLA9_10S"という表記も併用することにしています。

新たな命名法に関するこの論文は、2015年4月8日付でCytogenetic and Genome Research誌からオンラインで世界に向けて発信されました。今後はこの命名基準をもとに、X. laevisX. tropicalisの染色体番号とゲノム情報を正確に対応付けることが可能となり、Xenopusの比較ゲノム研究の進展に大きく貢献できると考えています。


Matsuda Y, Uno Y, Kondo M, Gilchrist MJ, Zorn AM, Rokhsar DS, Schmid M, Taira M: A new nomenclature of Xenopus laevis chromosomes based on the phylogenetic relationship to Silurana/Xenopus tropicalis. Cytogenetic and Genome Research  (Invited paper in the special issue "Evolution, Genetics, and Genomics of Xenopus")  (published online on April 8, 2015) doi. 10.1159/000381292

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Phodopus属のジャンガリアンハムスター(P. sungorus)とキャンベルハムスター(P. campbelli)のF1雑種の雄は不妊で、雌は妊性をもつことが知られており、この現象はホールデンの法則によくあてはまります。私たちは、この雑種の雄性不妊の原因を明らかにする目的で、分子細胞遺伝学・免疫組織化学的手法を用いて雑種雄の減数分裂の詳細な解析を行いました。その結果、1)ほとんどの精母細胞は第一減数分裂中期で減数分裂を停止し、アポトーシスによって取り除かれる、2)パキテン期から中期にかけてXY染色体の対合異常が高頻度に生じる、3)常染色体の対合異常の頻度は低いが、相同染色体対で二重鎖切断の修復不全が見られる、4)精子をわずかに産生する個体も存在するが、ほとんどの精子で頭部や尾部に形態の異常が見られることが判明した。これらの結果は、ドワーフハムスターの種間雑種の雄性不妊は、XY染色体の対合異常による第一減数分裂の停止が主たる要因であり、第二減数分裂を通過した半数体細胞では、精子の形態形成にかかわる遺伝子の発現異常が不妊の原因であることを示唆しています。
  
  
Ishishita S, Tsuboi K, Ohishi N, Tsuchiya K, Matsuda Y. Abnormal pairing of X and Y sex chromosomes during meiosis I in interspecific hybrids of Phodopus campbelli and P. sungorus. Scientific Reports (published online at March 24, 2015).

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豊橋市自然史博物館において、出前授業を行いました。

あいちサイエンス・コミュニケーションネットワーク事業の一環として、2014年12月7日に豊橋市自然史博物館において、「染色体に刻まれた脊椎動物の進化」というタイトルで講演を行いました。魚類から両生類、爬虫類、鳥類、ヒトに至るまで、幅広く脊椎動物を対象としたゲノム・染色体の進化について話をしました。小学生から高校生、社会人に至るまで多くの方々が出席し、熱心に話を聞いてくださいました。そして、長時間にわたり活発な質疑応答が行われました。ゲノム、染色体、遺伝、進化というテーマには、年代層を問わず多くの人が興味をもってくださっていることを改めて認識しました。

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これまで、ウズラでは染色体上の位置が特定されたマイクロサテライトマーカーは得られていませんでした。私たちは、東京農業大学資源生物ゲノム解析センターと共同で解読したウズラゲノム配列から、CAリピートが存在するゲノム領域を同定し、多くのマイクロサテライトマーカーを開発して、我が国に存在する実験用ウズラ系統の遺伝学的多様性の集団遺伝学的調査を行いました。その結果、ニワトリに比べてウズラの遺伝的多型の頻度は低く、家禽化された元の集団サイズが小さかった可能性を明らかにしました。また、異なる遺伝的特性をもついくつかのグループに分けることができ、系統化された家禽集団の起源が複数存在した可能性が示唆されました。これらの情報は、ウズラを用いた遺伝学的研究を進めるうえで有用です。 
 
 
Tadano R, Nunome M, Mizutani M, Kawahara-Miki R, Fujiwara A, Takahashi S, Kawashima T, Nirasawa K, Ono T, Kono T, Matsuda Y. Cost-effective development of highly polymorphic microsatellite in Japanese quail facilitated by next-generation sequencing. Animal Genetics 45: 881−884, 2014.

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Staurotypus属のスジオオニオイガメ(S. triporcatus)とサルヴィンオオニオイガメ(S. salvinii)はXY型の性染色体をもち、X-Y染色体間ではrRNA遺伝子のコピー数に違い見られるだけで、性染色体の構造的な分化はほとんど起こっていません。これら2種のXY染色体の比較染色体マッピングを行った結果、16個のニワトリZ染色体連鎖遺伝子はすべてXY染色体にマップされ、X-Y染色体間で遺伝子オーダーの違いは見られませんでした。また、この遺伝子オーダーは、鳥類の祖先型の性染色体を保有しているダチョウのZ染色体のそれらと同じでした。これらの結果から、Staurotypus属のカメと鳥類の性染色体は共通祖先の同じ常染色体対から分化したにもかかわらず、性染色体の進化過程で異なる性決定様式を獲得したこと、そしてStaurotypus属のX染色体とダチョウのZ染色体ではともに構造変化がほとんど起こっておらず、祖先型の染色体構造を保持していることがわかりました。また、Staurotypus属のY染色体は、性決定遺伝子が獲得された後ほとんど分化が進んでいないことが明らかとなりました。本研究成果は、脊椎動物における性染色体の起源とその進化過程を明らかにするうえで、重要な情報を提供しています。 
 
 
Kawagoshi T, Nishida C, Matsuda Y. The Staurotypus turtles and Aves have the same origin of sex chromosomes but evolved different types of XY and ZW heterogametic sex determination. PLoS One 9 (8): e105315, 2014.

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