ゼブラフィッシュ重複視物質遺伝子群の発現制御機構解明により迫る新しい色覚進化研究

阐明斑马鱼冗余视觉物质基因表达控制机制对色觉途径进化的新研究

• 批准号: 07J04820
• 负责人: 辻村 太郎
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J04820/
• 关键词: 色覚; オプシン; ゼブラフィッシュ; 遺伝子重複; 遺伝子発現; 進化; 制御領域; トランスジェネシス; 重複遺伝子; 発現制御; 視物質遺伝子

オプシンは網膜の視細胞で機能する光受容分子である。網膜・視細胞におけるオプシン遺伝子の発現パターンは色覚機能の決定に重要である。魚類では、様々な種でオプシン遺伝子が多数重複し、それら重複オプシン遺伝子の発現パターンが多様に進化した。それにより魚類色覚システムは多様化を果たした。本研究はゼブラフィッシュで4つに遺伝子重複した緑型オプシン遺伝子RH2をモデルにして、その発現制御機構の解明と、進化過程の考察を目的とした。ゼブラフィッシュの4つのRH2遺伝子はすべて複錐体副細胞に発現するが、それらの成魚網膜における発現エリアは互いに異なる。本研究は、まず遺伝子群の上流域に位置する制御領域RH2-LCRを同定し、それが4つすべてのRH2遺伝子の発現に必要であることを示した。次に、各遺伝子の発現エリアが、各RH2遺伝子の上流プロモーター配列と、各遺伝子間の位置関係とにより大きく決定されていることを示した。また、メダカゲノムにもRH2-LCR相同領域が保存されていることを示し、さらに、トランスジェネシスにより、メダカにゼブラフィッシュRH2の完全な制御領域を導入すると、そのメダカ網膜においても、本来のゼブラフィッシュ網膜におけるRH2遺伝子発現パターンと非常に良く似たパターンが誘導された。これらより、ゼブラフィッシュRH2の進化過程において、RH2-LCRと網膜という遺伝子重複以前に起源する制御因子をベースとして保持しながら、遺伝子重複とその後のプロモーター配列進化という独自の進化過程を遂げたことで、現在の制御機構が形成されたことがわかった。この成果は、色覚進化研究において、魚類重複オプシン遺伝子の制御機構進化を初めて解明したものとして重要である。さらに、一般の重複遺伝子研究においても発現制御機構の進化は極めて重要な研究課題であり、本研究成果はその重要なモデルケースとしての意義も持つ。

Youdaoplaceholder0 プシ プシ the optic cells of the ephimoid gland で function する photoreceptor molecules である. The 伝 offspring of the における and プシ of the retinal and optic cells are responsible for the パタ and <s:1> 覚 color 覚 functions, which determine the に importance である. Fish で は, others 々 な kind で オ プ シ ン heritage 伝 が most repeat し, そ れ ら repeat オ プ シ ン posthumous son 伝 の 発 now パ タ ー ン が many others に evolution し た. Youdaoplaceholder0 それによ fish color 覚システム 覚システム diversification を fruit た た た. This study は ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ で 4 つ に heritage 伝 son repeat し た green type オ プ シ ン posthumous son 伝 RH2 を モ デ ル に し て, そ の 発 system now royal institution の interpret と, study of the evolutionary process の を purpose と し た. ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ の 4 つ の RH2 posthumous son 伝 は す べ て vice cells after the cone に 発 now す る が, そ れ ら の fish retinal に お け る 発 now エ リ ア は mutual い に different な る. は, this study ま ず heritage 伝 position in the upper reaches of the subgroup の に す る RH2 suppression field - the LCR を with し, そ れ が 4 つ す べ て の RH2 heritage 伝 son の 発 に now necessary で あ る こ と を shown し た. Time に, all survived 伝 の 発 now エ リ ア が, all traces of RH2 伝 son の upper プ ロ モ ー タ ー column と, masato の position between each son survived 伝 と に よ り big き く decided さ れ て い る こ と を shown し た. ま た, メ ダ カ ゲ ノ ム に も RH2 - the LCR same field が save さ れ て い る こ と を し, さ ら に, ト ラ ン ス ジ ェ ネ シ ス に よ り, メ ダ カ に ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ RH2 の completely な suppression area を import す る と, そ の メ ダ カ retinal に お い て も, originally の ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ retinal に お け る RH2 伝 発 son Now パタ, パタ, と, と are very に good く like たパタ, が, が, が inducing された. こ れ ら よ り, ゼ ブ ラ フ ィ ッ シ ュ RH2 の evolution に お い て, RH2 - the LCR と retinal と い う heritage 伝 son repeat previous に origin す る suppression factor を ベ ー ス と し て keep し な が ら, but 伝 repeat と そ の after の プ ロ モ ー タ ー arrangement evolution と い う の alone evolution を hence げ た こ と で, now の imperial institutions が form さ れ Youdaoplaceholder0 とがわ った った. こ の results は, color 覚 evolution に お い て, fish repeat オ プ シ ン heritage 伝 son の is made at the beginning of the royal institution evolution を め て interpret し た も の と し て important で あ る. さ ら に, general の repeat heritage 伝 child study に お い て も 発 system now royal institution evolution の は extremely め な important research problem て で あ り, this research は そ の important な モ デ ル ケ ー ス と し て の meaning も つ.

项目成果

ゼブラフィッシュ緑型及び赤型オプシン遺伝子群における統括的発現制御機構の解析

斑马鱼绿色型和红色型视蛋白基因组整体表达调控机制分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 辻村 太郎;辻村 太郎;辻村 太郎
• 通讯作者: 辻村 太郎

ゼブラフィシュ緑型オプシン遺伝子群における統括的発現制御機構の解析

斑马鱼绿色型视蛋白基因组整体表达调控机制分析

• 发表时间: 2007
• 作者: 辻村 太郎

ゼブラフィッシュを用いた錐体オプシン遺伝子発現制御領域の同定とその進化多様性

斑马鱼视锥细胞视蛋白基因表达控制区的鉴定及其进化多样性

• 发表时间: 2008
• 作者: 辻村太郎;他6名
• 通讯作者: 他6名

Identification of a locus control region for quadruplicated green-sensitive opsin genes in zebrafish

• DOI: 10.1073/pnas.0704061104
• 发表时间: 2007-07-31
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Tsujimura, Taro;Chinen, Akito;Kawamura, Shoji
• 通讯作者: Kawamura, Shoji

Regulatory mechanisms for the coordinated expression of duplicated green-sensitive and red-sensitive opsin genes in zebrafish and their evolution

斑马鱼绿色敏感和红色敏感视蛋白基因重复表达的调控机制及其进化

• 发表时间: 2008
• 作者: Tsujimura T.;他4名
• 通讯作者: 他4名