A model of compensatory evolution for microRNA and its target genes

miRNA分子内の相補配列は構造上重要であるが、一部はターゲットとする遺伝子の相補配列と直接作用する配列（ガイド鎖）となっているため、miRNAとターゲットとする遺伝子間の相補配列は共進化していると考えられる。本研究課題では、miRNAの作用機序に基づいた分子進化モデルを構築し、シミュレーション解析によりその進化の動態を解明する。miRNAとターゲット遺伝子が１対１で対応するシングルターゲットモデルとmiRNAとターゲット遺伝子が１対２で対応するマルチターゲットモデルを構築し、固定待ち時間と各遺伝子座の変異量（平均ヘテロ接合度）の分析を行い、miRNA多様化の進化的要因について検証する。シングルターゲットモデルを用いたシミュレーション解析の結果、miRNAとターゲットとする遺伝子間の連鎖が強いほど固定待ち時間は平均的に短くなる傾向が見られた。また、その効果は特に、miRNA分子内、ガイド鎖とターゲット遺伝子間の相補性が同等に適応度に影響する場合に強く現れていた。さらに、マルチターゲットモデルを用いたシミュレーションを行ったところ、２つのターゲット遺伝子の有害度を重み付き平均した適応度スキームの場合、シングルターゲットモデルよりも平均固定待ち時間が短くなる条件があることが示された。この結果は、遺伝子の重複や消失が相互作用するmiRNA遺伝子の進化速度に影響する可能性を示唆している。一方で、複数種のモデル生物におけるmiRNAの変異量についてデータ解析を行ったが、これまでのところ、シミュレーション解析の結果を強く支持するデータは得られていない。これは、miRNAとターゲット遺伝子が１対１や１対２の単純な組み合わせのまま進化している場合がまれであり、実際には複数のコピーを維持しながら進化している可能性が高くそれが進化速度や変異量に影響しているためであると考えられる。

miRNA分子内の相補配列は構造上重要であるが、一部はターゲットとする遺伝子の相補配列と直接作用する配列（ガイド鎖）となっているため、miRNAとターゲットとする遺伝子間の相補配列は共進化していると考えられる。本研究課題では、miRNAの作用機序に基づいた分子進化モデルを構築し、シミュレーション解析によりその進化の動態を解明する。miRNAとターゲット遺伝子が１対１で対応するシングルターゲットモデルとmiRNAとターゲット遺伝子が１対２で対応するマルチターゲットモデルを構築し、固定待ち時間と各遺伝子座の変異量（平均ヘテロ接合度）の分析を行い、miRNA多様化の進化的要因について検証する。シングルターゲットモデルを用いたシミュレーション解析の結果、miRNAとターゲットとする遺伝子間の連鎖が強いほど固定待ち時間は平均的に短くなる傾向が見られた。また、その効果は特に、miRNA分子内、ガイド鎖とターゲット遺伝子間の相補性が同等に適応度に影響する場合に強く現れていた。さらに、マルチターゲットモデルを用いたシミュレーションを行ったところ、２つのターゲット遺伝子の有害度を重み付き平均した適応度スキームの場合、シングルターゲットモデルよりも平均固定待ち時間が短くなる条件があることが示された。この結果は、遺伝子の重複や消失が相互作用するmiRNA遺伝子の進化速度に影響する可能性を示唆している。一方で、複数種のモデル生物におけるmiRNAの変異量についてデータ解析を行ったが、これまでのところ、シミュレーション解析の結果を強く支持するデータは得られていない。これは、miRNAとターゲット遺伝子が１対１や１対２の単純な組み合わせのまま進化している場合がまれであり、実際には複数のコピーを維持しながら進化している可能性が高くそれが進化速度や変異量に影響しているためであると考えられる。