広報活動

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2009年12月24日

独立行政法人 理化学研究所

遺伝子のコピー「重複遺伝子」が起こす形態にかかわる進化機構を解明

-ゲノム解析が分子レベルの変化と生物の形態変化をつなぐ-

遺伝子のコピー後に起こる重複遺伝子の機能分化

生物は長い年月をかけて形態を変化させ、環境に順応しながら進化を続けています。進化の基本モデルとしては、1859年に英国の生物学者のC.ダーウィンが著した「種の起源」が有名です。固体が持つさまざまな形態が自然の選択で淘汰され、適者生存していくというモデルです。現在では分子生物学が発展し、DNAなどの分子レベルの変化をもとに、形態の変化を解析することが可能となり、進化のメカニズムの解明が進んでいます。これまでに、生物が引き起こす形態変化の大きな要因として、遺伝子をコピーして新しい遺伝子を作り出す「重複遺伝子」の存在が重要であることが分かってきました。しかし、コピーされた遺伝子がどういう変化を受けて形態の変化に関与していくのかはナゾのままです。

植物科学研究センターの機能開発研究グループらは、シロイヌナズナを用いて、形態形成に変化を及ぼす492個の重複遺伝子に着目し、統計解析を行いました。その結果、形態変化を引き起こすには、コピー(重複)後の遺伝子が突然変異を受けた結果、機能を発揮する部位が変化したり、産出するタンパク質が変化することが重要な要因であることを突き止めました。さらに、この2つの変化が形態変化に寄与する程度を調べたところ、機能発揮部位の変化が3~4割、産出するタンパク質の変化が6~7割と、タンパク質の変化の方が形態変化には重要であることが分かりました。

今回の成果は、重複遺伝子を構成する各遺伝子の機能的な同異の情報を提供します。また、現在の遺伝子の機能がいつ発現したかなど、生物進化の過程を追跡することも可能になると期待できます。

理化学研究所
植物科学研究センター 機能開発研究グループ
研究員 花田 耕介(はなだ こうすけ)
Tel: 045-503-9578 / Fax: 045-503-9580