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

基本信息

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

项目摘要

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。

OPSIN是在视网膜中光感受器细胞中起作用的感光分子。视网膜和感光细胞中蛋白酶基因的表达模式对于确定色觉函数很重要。在FISH中，许多Opsin基因在各种物种中重叠，并且这些重叠的Opsin基因的表达模式以多种方式发展。这导致了鱼色觉系统的多样化。这项研究以绿色Opsin基因RH2为模型，该基因在斑马鱼中与四个基因重叠，旨在阐明其表达控制机制并检查进化过程。斑马鱼中的所有四个RH2基因均在复杂的锥亚细胞中表达，但它们在成年视网膜中的表达面积彼此不同。这项研究首先确定了位于基因组上游的调节区域RH2-LCR，表明这是所有四个RH2基因表达所必需的。接下来，结果表明，每个基因的表达区域在很大程度上取决于每个RH2基因的上游启动子序列以及基因之间的位置关系。此外，结果表明，RH2-LCR同源区域在Medaka基因组中是保守的，当斑马鱼RH2的完整调节区域通过TRENSESIS将斑马鱼RH2引入Medaka中时，这种模式与Medaka Retina在Medaka Retina中的RH2基因表达模式非常相似。这些结果表明，在斑马鱼RH2的进化过程中，当前的调节机制是通过进行基因重复的独特进化过程以及随后的启动子序列进化的，同时保留了基因重复，RH2-LCR和视网膜之前的调节因素，作为基础和基因的基础序列和启动器的序列序列。这一发现在色觉的演化中很重要，因为第一个阐明鱼类重叠的Opsin基因的调节机制的演变。此外，表达控制机制的演变是对重叠基因的一般研究中极为重要的研究主题，这一研究发现作为重要模型案例具有重要意义。

项目成果

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专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
辻村太郎
通讯作者：
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

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
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