Elucidation of differences between human and great apes revealed by structures of chromosome ends

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ヒトとチンパンジーは進化的に最も近いとされているが、さまざまな性質の違いがある。興味深いことに、大型類人猿に属するチンパンジー、ボノボ、ゴリラは、Subterminal Satellite (StSat) と呼ばれる32 bp単位の大規模な繰り返し配列をもつが、ヒトには全く存在しない。このことから、StSat配列の有無がヒトと大型類人猿の性質を分けた原因のひとつになっている可能性が考えられる。そこで本研究では、StSat領域の分子機能やStSat周辺の染色体領域のDNA配列を探ることにより、ヒトとチンパンジーの進化の一端を明らかにすることを目的とした。まず、StSat領域における染色体構造を明らかにするため、in vivoにおいてStSat領域特異的に存在するタンパク質を網羅的に同定できるPICh法を行った。得られたサンプルの質量分析や予備実験の結果、従来のPICh法ではStSat領域に存在するタンパク質の同定は困難であることが示された。次に、StSat領域がもたらす周辺の染色体領域への影響について調べるため、チンパンジーのStSat領域に隣接するDNA配列の同定を行った。チンパンジーのゲノムDNAの解読は完了していないため、StSatやテロメアに隣接する配列はほとんどわかっていない。そこで、NGSデータを用いてStSatおよびテロメアに隣接する配列を新規に取得することにした。はじめに、ヒトの完全なゲノムアセンブリが構築されているCHM13について、元となったシークエンスデータからテロメアに隣接するDNA配列のみを特異的に構築できるか試みた。その結果、ヒトのテロメア配列のほとんどはTAR1と呼ばれる繰り返し配列と隣接しており、この割合はゲノムアセンブリの解析データと一致したことから、全ゲノムDNAを構築することなくテロメアの隣接配列を取得できたことを確認した。