雌雄同体生物が進化したメカニズムに迫る タンパク質にならない非コード領域の「急速な進化」が関与

雌雄同体生物が進化したメカニズムに迫るタンパク質にならない非コード領域の「急速な進化」が関与

2024年9月17日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇生命科学研究科　教授　牧野能士

生命科学研究科　教授　杉本亜砂子

【発表のポイント】

モデル生物である线虫の仲间では、个体がオスとメスの両方の机能を持つ雌雄同体が复数の种で进化していますが、その进化学的なメカニズムはよくわかっていませんでした。
ゲノム中のタンパク质にならない配列（非コード领域）を网罗的に解析し、雌雄同体种では性に関わる遗伝子の近傍で加速的な进化が生じていることを解明しました。
雌雄同体の非コード领域を雌雄异体种の塩基配列と入れ替えることで、精子形成に関わる遗伝子の発现量を减少させることに成功しました。

【概要】

多くの动物はオスとメスのどちらかの机能のみをもつ雌雄异体ですが、精子と卵の両方を作ることができる雌雄同体の种も存在します。雌雄异体から雌雄同体への进化は様々な生物种で起こっていますが、その进化メカニズムは分かっていません。

东北大学大学院生命科学研究科の玉川克典研究員（現東京大学大気海洋研究所海洋生命システム研究系海洋生命科学部門特任研究員）、牧野能士教授、杉本亜砂子教授、東京大学大学院新領域創成科学研究科の菊地泰生教授をはじめとする研究グループは、複数の種で雌雄同体が進化してきた線虫の仲間を対象として、雌雄同体の進化に伴い急速に進化したゲノム中の非コード保存領域（CNE）^（注1）を网罗的に特定しました。さらに、雌雄同体の颁狈贰を雌雄异体の种と入れ替えることで、精子の形成に関わる遗伝子の発现を変化させることに成功しました。

本研究成果は、雌雄同体現象の進化メカニズムや非コード領域が進化に与える影響の解明につながると期待されます。本成果は 2024年9月13日（米国東部時間）に学術誌Science Advancesに掲載されました。

図1. ゲノム解析に使用した種とその繁殖様式颁补别苍辞谤丑补产诲颈迟颈蝉属の线虫では雌雄同体の种が独立に3度出现している。多くの种はオスとメスによる繁殖を行うが、雌雄同体种ではほぼ全ての个体が雌雄同体として成长する。雌雄同体の种は幼虫期に精子を形成するが、雌雄异体の种は精子を作らず雌として発达する。

【用语解説】

注1. 非コード保存領域（CNE）
種を越えて高度に保存されているゲノム中の非コード領域のこと。機能はわかっていない点も多いが、遺伝子発現の制御などに関わることが報告されている。Conserved Non-coding Element（CNE）またはConserved Non-coding Sequence（CNS）とも呼ばれる。

【论文情报】

タイトル：Evolutionary changes of non-coding elements associated with transition of sexual mode in Caenorhabditis nematodes
著者： Katsunori Tamagawa*, Mehmet Dayi, Simo Sun, Rikako Hata, Taisei Kikuchi, Nami Haruta, Asako Sugimoto*, Takashi Makino*
*責任著者：东北大学大学院生命科学研究科研究員玉川克典（現東京大学大気海洋研究所海洋生命システム研究系海洋生命科学部門特任研究員）、教授杉本亜砂子、教授牧野能士
掲載誌：Science Advances
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