研究経過報告｜新学術領域｜ゲノム・遺伝子相関

竜弓類（Sauropsida）に属する鳥類と爬虫類の核型の特徴は、微小なマイクロ染色体を持つことです。この特徴は、同じ羊膜類に属する哺乳類には見られません。鳥類のマイクロ染色体は、遺伝子密度、GC含量、そして組換え頻度が高いことが知られています。私たちはこれまでに、爬虫類（ヘビ類、カメ類）でもマイクロ染色体上の遺伝子のGC含量が高いことを、機能遺伝子の比較染色体マッピングと塩基配列の比較から明らかにしてきました。また、多くの鳥類には、マイクロ染色体特異的動原体反復配列が存在し、マクロ－マイクロ染色体間での動原体反復配列の均質化が起こっていないことを明らかにしました。これらの結果は、鳥類と爬虫類のゲノムには染色体サイズ依存的なゲノム構造の区画化が存在し、マクロ染色体とマイクロ染色体間での交流がないことを示しています。

私たちは、マクロ染色体とマイクロ染色体間のサイズの違いが明確なヘビ類の2種、ハブ（Protobothrops flavoviridis, Viperidae）とビルマニシキヘビ（Python bivittatus, Pythonidae）から動原体特異的反復配列を単離し、それらの構造、染色体上の分布、塩基配列の保存性などについて調べました。その結果、ハブから単離された動原体特異的な反復配列PFL-MspI、ビルマニシキヘビから単離されたPBI-MspIとPBI-DdeIは、すべてマクロ染色体とマイクロ染色体に存在し、染色体サイズ特異的な区画化は見られませんでした。また、これらの3つのファミリー配列は、すべて縦列重複型のサテライトDNA配列であり、ゲノム中で強いメチル化を受けていることがわかりました。また、塩基配列の進化速度は速く、異なる属、または科の間で保存性は見られませんでした。これらの結果は、ヘビ類では、GC含量においてはマクロ－マイクロ染色体間で区画化が存在するにもかかわらず、動原体反復配列ではマクロ－マイクロ染色体間で塩基配列の均質化が生じていることを示しています。私たちのこれまでの研究で、カメ類ではこのような動原体反復配列の均質化は検出されていないことから、ヘビ類では染色体のサイズ依存的なゲノム構造の区画化が生じている可能性が示唆されました。これらの結果は、脊椎動物におけるゲノム・染色体の構造と機能の進化過程、特にマクロ－マイクロ染色体間の相互作用を知るうえで、重要な情報を提供しています。

本研究論文は、7月24日付でChromosoma誌にオンライン掲載されました。

Matsubara K, Uno Y, Srikulnath K, Seki R, Nishida C, Matsuda Y. Molecular cloning and characterization of satellite DNA sequences from constitutive heterochromatin of the habu snakes (Protobothrops flavoviridis, Viperidae) and the Burmese python (Python bivittatus, Pythonidae). Chromosoma (published online: 24, July, 2015).

研究内容がNHK「サイエンスZERO」で紹介されました

2015.07.25／【遺伝研】北野班
　　　　　　　

本研究課題について計画班・牧野能士先生が下記番組へ出演し研究内容について紹介しました。

NHK「サイエンスZERO」

2015年7月26日放送

＊番組HP

http://www.nhk.or.jp/zero/contents/dsp512.html

DNAの大事件！生命進化の謎

事務局代筆

【アウトリーチ活動】4月期から6月期(第1四半期)までの出前講義実績概略(7/23)

2015.07.23／【大阪教育大】鈴木班
　　　　　　　

　科学研究費の申請書にも近年、実施が義務づけられている「国民との科学・技術対話」の推進。鈴木班でも、小中高への出前講義を通したアウトリーチ活動を広く展開し、国民へ科学・技術を還元します。

　前々回が12月末まで、前回が3月末までをまとめました。今回は、4月から6月の第1四半期における研究分担者・渡辺のアウトリーチ活動をまとめておきます。詳しい内容は、研究室のHPに記してありますので、興味のある方は、ぜひ、以下のlinkをご覧ください。講義内容は、今回は小学校、中学校、高校、一般の方、向けで、内容は植物の生殖などに関わる講義、実験、見学サポートなどです。

　春先から慌ただしく、気がついたら、第1四半期がおわり、第2四半期も1ヶ月が終わろうとしているところで。。。遅くなりましたが。ご報告と言うことで。。。

　宮城県古川黎明高等学校・SSH特別講義(1)
　福島県立磐城高等学校・SSH大学訪問研修(1)
　宮城県宮城第一高等学校・特別講義(1)
　宮城県仙台第一高等学校・生物部・課題研究打合せ(1)
　福島県立福島高等学校・SSH特別講義(1, 2)
　石川県立小松高等学校・SSH特別講義(1, 2, 3)
　小松市立中海小学校・特別講義(1)
　石川県立金沢泉丘高等学校・SSH特別講義(1)
　仙台市立片平丁小学校・出前講義(1)
　仙台市立七北田小学校・NSP特別講義(1)
　仙台市立木町通小学校・特別講義(1)
　今治市立朝倉小学校・特別講義(1)
　今治市立桜井小学校・特別講義(1)
　今治市立吹揚小学校・特別講義(1)
　四国中央市立川滝小学校・特別講義(1)
　新居浜市立金子小学校・特別講義(1)
　今治市立鳥生小学校・特別講義(1)
　今治市立近見小学校・特別講義(1)
　愛媛県立西条農業高等学校・特別講義(1, 2, 3)
　愛媛県立西条高等学校・特別講義(1)
　香川県立観音寺第一高等学校・SSH特別講義(1)
　大阪府立天王寺高等学校・SSH天高アカデメイア(1)
　仙台市立泉ヶ丘小学校・特別講義(1)

　今後も引き続き、社会貢献ができる領域であるように努力したいと思います。

　わたなべしるす

研究成果がBMC Genomicsに掲載されました。

2015.07.23／【大阪教育大】鈴木班
　　　　　　　

　研究成果がBMC Genomicsに掲載されました。本領域での鈴木班のメインテーマの一側性不和合性。その材料に使っているのが、Brassica rapa。このゲノムがオープンになっていることを活かして、転写因子であるMADS-box遺伝子がどの様に重複して、機能分化することで、器官発達、ストレス耐性などを獲得したかと言うことを、次世代シークエンサーなどを用いて解析したものです。

　BMC Genomicsは、Open accessのJournalですので、下記のURLからfree downloadできますので。

Genome-wide identification and characterization of MADS-box family genes related to organ development and stress resistance in Brassica rapa.

Saha, G., Park, J.-I., Jung, H.-H., Ahmed, N. U., Chung, M.-Y., Hur, Y., Gu, Y.-G., Watanabe, M., and Nou, I.-S.

BMC Genomics 16: 178.

(URL: http://www.biomedcentral.com/1471-2164/16/178)

　わたなべしるす

　PS. 渡辺の研究室HPに関連記事があります。あわせてご覧ください。

研究成果がPCP(Plant Cell Physiol.)に掲載されました。

2015.07.23／【大阪教育大】鈴木班
　　　　　　　【奈良先端大】高山班

　春先から、何がどうなっていたのか、掲載が遅れ気味で失礼しております。論文が掲載されたことから、まずは、情報発信と言うことで、お許し下さい。

　研究成果がPCP(Plant Cell Physiol.)に掲載されました。モデル植物のシロイヌナズナを用いて、受粉時にどの様な柱頭での反応が起きているのかということを、次世代シークエンサーを用いて、解析し、受粉に伴う遺伝子発現の基盤を構築しました。なお、今回の論文発表は、高山班、班友のスイス・チューリッヒ大・清水教授との共同研究として、発表しており、国内外との共同研究という意味でも、価値あるものとなりました。

Transcriptional characteristics and differences in Arabidopsis stigmatic papilla cells pre- and post-pollination.

Matsuda, T., Matsushima, M., Nabemoto, M., Osaka, M., Sakazono, S., Masuko-Suzuki, H., Takahashi, H., Nakazono, M., Iwano, M., Takayama, S., Shimizu, K. K., Okumura, K., Suzuki, G., Watanabe, M., and Suwabe, K.

Plant Cell Physiol. 56: 663-673.

(URL: http://pcp.oxfordjournals.org/content/56/4/663.abstract)

　わたなべしるす

　PS. 渡辺の研究室HPに関連記事があります。あわせてご覧ください。