系統特異的ゲノム配列に着目したヒレから四肢への形態進化研究

本研究は、ヒレから四肢への進化に関わったゲノム変化を明らかにすることを目的として、四足動物特異的ゲノム配列が持つ機能を解析するという内容である。本研究は3つの段階に分けられる。１段階目が四足動物特異的な高度保存配列（HCEs）の特定、２段階目が四肢の発生に関わるゲノム配列の選抜、3段階目が実際の動物を使った候補配列の機能解析である。令和4年度の1年間では、前年までに申請者が特定した四足動物特異的なHCEs26,094個について、2段階目の四肢発生中に役割を持つ可能性が高いゲノム配列の選抜を行った。ここでは、すでに発表されているシークエンスデータを用い、四肢発生に関連する四足動物特異的なHCEsの選抜を行った。具体的には、マウスの発生前期と後期の四肢のDNase-seqデータを用いた。このうち、発生前期にクロマチン構造がオープンになっていて、かつ後期にはクローズになっているHCEs（A）を選抜したところ、88個が選抜され、四肢発生関連のGO TermがEnrichされた。さらに、それらのHCEsがヒトの四肢や指の疾患に関わることも示唆された。また、四肢の発生後期のみクロマチン構造がオープンになるHCEs（B）は、166個選抜され、こちらも四肢発生関連のGO TermがEnrichされた。一方で、前期と後期両方でオープンになっているHCEs（C）は、58個が選抜され、四肢関連のGO Termや、四肢疾患に関わるTermはEnrichされなかった。この発生中に一貫してオープンな領域については、ハウスキーピングの役割を果たしていると考えられる。以上のことから、発生中の遺伝子発現を時空間的に調節することで、四肢の形態が成立するに至ったことが示唆される。現在は、A＞Bの優先順位で3段階目の実際の動物を用いた機能解析を行う準備をしている。

本研究は、ヒレから四肢への進化に関わったゲノム変化を明らかにすることを目的として、四足動物特異的ゲノム配列が持つ機能を解析するという内容である。本研究は3つの段階に分けられる。１段階目が四足動物特異的な高度保存配列（HCEs）の特定、２段階目が四肢の発生に関わるゲノム配列の選抜、3段階目が実際の動物を使った候補配列の機能解析である。令和4年度の1年間では、前年までに申請者が特定した四足動物特異的なHCEs26,094個について、2段階目の四肢発生中に役割を持つ可能性が高いゲノム配列の選抜を行った。ここでは、すでに発表されているシークエンスデータを用い、四肢発生に関連する四足動物特異的なHCEsの選抜を行った。具体的には、マウスの発生前期と後期の四肢のDNase-seqデータを用いた。このうち、発生前期にクロマチン構造がオープンになっていて、かつ後期にはクローズになっているHCEs（A）を選抜したところ、88個が選抜され、四肢発生関連のGO TermがEnrichされた。さらに、それらのHCEsがヒトの四肢や指の疾患に関わることも示唆された。また、四肢の発生後期のみクロマチン構造がオープンになるHCEs（B）は、166個選抜され、こちらも四肢発生関連のGO TermがEnrichされた。一方で、前期と後期両方でオープンになっているHCEs（C）は、58個が選抜され、四肢関連のGO Termや、四肢疾患に関わるTermはEnrichされなかった。この発生中に一貫してオープンな領域については、ハウスキーピングの役割を果たしていると考えられる。以上のことから、発生中の遺伝子発現を時空間的に調節することで、四肢の形態が成立するに至ったことが示唆される。現在は、A＞Bの優先順位で3段階目の実際の動物を用いた機能解析を行う準備をしている。