脊椎動物染色体の比較解析から染色体という場の不均衡による分子進化の可能性を探る

通过脊椎动物染色体对比分析，探讨染色体场不平衡导致分子进化的可能性

• 批准号: 22K15088
• 负责人: 山口 和晃
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K15088/
• 关键词: ゲノム; 軟骨魚類; 染色体; 進化; 偽常染色体; ホメオティック遺伝子; サメ; ゲノム進化; 核内配置; 比較ゲノム; 核型進化

短い染色体は長い染色体に比べてGC含量と遺伝子密度が共に高いという特徴を有し、短い染色体に存在する遺伝子もいくつかの特異な配列特性を有している。これらの特徴は染色体の核内動態と遺伝子の配列特性とが相互に関連している可能性を想起させるが、脊椎動物の網羅的にその特徴が保存され、統計学的な有意差があるかどうかまでは調べられていなかった。そこで本研究では、進化速度が遅く、保有する染色体本数が多く、その長さの分布が多様なトラフザメとジンベエザメを対象に、その全ゲノム配列情報を取得・決定し、種間比較に基づく染色体ごとの配列解析と統計検定を実施した。本研究より、トラフザメとジンベエザメで、染色体レベルの繋がりを有した全ゲノム配列情報がそれぞれ整備され、その情報は公共データベースに登録された。我々はトラフザメとジンベエザメの染色体を長さと塩基配列の特徴からeMAC、eMID、eMICという３つのグループに分け、それぞれの特徴付けを詳細に行った。結果、GC含量、遺伝子密度、同義置換率、単純反復配列が染色体長との間で負の相関があり、遺伝子長に関しては正の相関があることが示され、その関係性は一部例外を除きほとんどの有顎脊椎動物（顎口類）で保存されていることも明らかにした。また、eMICという短い染色体のグループに属する一部の染色体は、ニワトリとスポッテッドガーの有するマイクロ染色体と起源が異なることを示した。加えて、トラフザメとジンベエザメの性染色体であるX染色体を配列レベルで初めて同定し、X染色体の偽常染色体領域に動物の胚発生の初期において組織の前後軸および体節制を決定する遺伝子の一つであるHoxC遺伝子群が連鎖していることも初めて同定した。

Short long い い chromosome は chromosome に than べ て GC content と heritage 伝 sons density が に high い と い う, 徴 し, short い chromosome に を exist す る heritage 伝 son も い く つ か の specific な match column features を have し て い る. こ れ ら の, 徴 の は chromosomes within the nuclear dynamic と heritage 伝 の match sequence features と が mutual に masato even し て い を る possibility of さ せ る が, vertebrate の snare に そ の, 徴 が save さ れ, poor statistical な intentionally が あ る か ど う か ま で は adjustable べ ら れ て い な か っ た. そ こ で this study で は, evolution speed が 遅 く, retain す る chromosome book が く, そ の long さ の distribution が many others な ト ラ フ ザ メ と ジ ン ベ エ ザ メ を に, seaborne そ の full ゲ ノ ム match column intelligence を have decided し, interspecific に base づ く chromosome ご と の match column analysis と statistical 検 set を be applied し た. This study よ り, ト ラ フ ザ メ と ジ ン ベ エ ザ メ で, chromosome レ ベ ル の 繋 が り を have し た full ゲ ノ ム match column intelligence が そ れ ぞ れ servicing さ れ, そ の intelligence は public デ ー タ ベ ー ス に login さ れ た. I 々 は ト ラ フ ザ メ と ジ ン ベ エ ザ メ の chromosome を long さ と salt base with column の, 徴 か ら eMAC, eMID, eMIC during と い う 3 つ の グ ル ー プ に け, そ れ ぞ れ の 徴 pay especially け を detailed line に っ た. Results, GC content, heritage 伝 density, synonymous substitution rate, 単 pure repeatedly with long column が chromosome と の で between negative の phase masato が あ り, heritage 伝 smaller に masato し て は is の phase masato が あ る こ と が shown さ れ, そ の masato sex は part exception を except き ほ と ん ど の are jaw vertebrates (jaw opening class) で save さ れ て い る こ と も Ming ら か に し た. Short い ま た, eMIC と い う chromosome の グ ル ー プ に genus す る a の chromosome は, ニ ワ ト リ と ス ポ ッ テ ッ ド ガ ー の is す る マ イ ク ロ chromosome と origin が different な る こ と を shown し た. Add え て, ト ラ フ ザ メ と ジ ン ベ エ ザ メ の sex chromosome で あ る X chromosome を match column レ ベ ル で early め て with し, X chromosome の pseudo area autosomal に animal の early embryo 発 raw の に お い て organization の front axle お よ を び body restraint decision す る heritage 伝 son の a つ で あ る HoxC heritage 伝 subgroup chain が し て い る こ と も early め て be し た.

项目成果

Vertebrate genome evolution featured by non-conserved gene repertoires regulating early embryogenesis

以调节早期胚胎发生的非保守基因库为特征的脊椎动物基因组进化

• 发表时间: 2023
• 作者: Shigehiro Kuraku;Yuichiro Hara;Kazuaki Yamaguchi;Osamu Nishimura;Kaori Tatsumi;Chiharu Tanegashima;Eriko Kajikawa;Hiroshi Hamada;Mitsutaka Kadota
• 通讯作者: Mitsutaka Kadota

Elasmobranch genome sequencing reveals evolutionary trends of vertebrate karyotype organization

• DOI: 10.1101/2022.10.17.512540
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: bioRxiv
• 作者: Kazuaki Yamaguchi;Y. Uno;M. Kadota;Osamu Nishimura;R. Nozu;K. Murakumo;R. Matsumoto;Keiichi Sato;Shigehiro Kuraku

漁業対象種ヨシキリザメとアオザメを含む 複数軟骨魚種の染色体DNA配列の比較ゲノム解析

对多种软骨鱼类（包括渔业目标物种、大青鲨和短鳍灰鲭鲨）的染色体 DNA 序列进行比较基因组分析。

• 发表时间: 2023
• 作者: 工樂樹洋;山口和晃;門田満隆;柴田ありさ;増田幸子;白須賢;武島弘彦;野原健司;倉島陽;仙波靖子
• 通讯作者: 仙波靖子