共進化遺伝子の起原の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

共進化遺伝子システムのモデルとして、miRNAによる遺伝子発現制御機構、MHC、自家不和合性機構を用いたデータ解析を行った。シロイヌナズナのmiRNAが遺伝子重複によるコピー数の増加を介してどのように進化してきたかを調べた。シロイヌナズナには25のmiRNAシステムがあり、そのコピー数はシステムによって大きく異なっていた。コピー数が少ないmiRNAシステムは複数の遺伝子機能を制御していた。一方コピー数が多いmiRNAシステムは単一の遺伝子機能を制御していた。つまり、制御パターンが単純な初期のmiRNAシステムは複数の機能を制御しうるが、遺伝子重複を介して複雑化していくと、単一の機能の制御に最適化されて進化していた。協調進化とは、重複遺伝子が共進化する現象である。協調進化は、重複遺伝子間で変異を交換する遺伝子変換(inter-locus gene conversion)というメカニズムによって起こる。この現象は、変異の交換による重複遺伝子の多様性の増加に寄与すると予想した。動物のMHC(主要組織免疫適合複合体)、植物の自家不和合性遺伝子を遺伝子システムのモデルとして用いた。これらの遺伝子システムにおいて、変異の量が多いほど生存上有利になる。本研究により、MHC遺伝子、自家不和合性遺伝子双方の近傍ゲノム領域において偽遺伝子が存在し、機能遺伝子と偽遺伝子が遺伝子変換による協調進化をしていることを見いだした。さらに、モンテカルロシミュレーションにより、偽遺伝子との協調進化による変異の増加、および偽遺伝子自体の重要性が増加していることを示した。つまり、これらの遺伝子システムは、偽遺伝子を生体システムの一部として有効利用していた。