Tackling the global regulation of Hox clusters with molecular evolutionary and epigenomic approaches

利用分子进化和表观基因组方法解决 Hox 簇的全局调控

• 批准号: 20H03269
• 负责人: 工樂 樹洋
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H03269/
• 关键词: 分子進化; Hoxクラスター; 発生; エピゲノム; 軟骨魚類; 偽常染色体領域; 性染色体; クロマチン; Hox遺伝子; 分子進化学的解析; 全ゲノム情報; 発生制御; オミクス; 円口類; Hox; 全ゲノム重複; Hi-C

これまで扱ってきた軟骨魚類イヌザメと同じテンジクザメ目に属するトラフザメのHoxC遺伝子クラスターの配列を解析し、いくつかの構成遺伝子は二次的に欠落していながらも、HoxC6, C8, C11, C12が保持されていることを明らかにした。さらに、これらのHoxC遺伝子群がゲノム上で連続したクラスターを形成していることが判明した。ただし、通常約100Kbという長さに納まっているクラスター長は著しく伸長していた。HoxC遺伝子クラスターは、前年まで既にイヌザメで見出していた通り、X染色体の端に位置しており、さらに、この領域がいわゆる偽常染色体領域（pseudoautosomal region）であることを見出した。この領域は、GC含量が高いうえ、ゲノムDNAを用いたqPCR実験によって、常染色体と同じ増幅コピー数を示すというデータを得た。いっぽうで、X染色体のそれ以外の領域では、XYヘテロであるため、qPCRにおける増幅コピー数は、オスでメスの約半分となることが観測できた。進めていたトラフザメの全ゲノム配列情報の解析を行い、上記のHoxC遺伝子群の配置やHox遺伝子群の発現プロファイルについて収録した原稿を投稿し、現在、2度目のピアレビュー査読中である(Yamaguchi et al.2022としてbioRxivにてプレプリント掲載)。今年度中にゲノム学の国際誌に出版が実現すると期待している。さらに、これまでイヌザメで進めてきた研究の成果も併せ、複数の国内での研究会などでの講演を行うとともに、2022年6月には、対面開催された国際学会である欧州進化発生学(Euro Evo-Devo)会議において、自らオーガナイズしたシンポジウムにて、軟骨魚類のHoxC遺伝子群に関し特に種間の遺伝子レパートリおよび遺伝子発現プロファイルとその進化的変遷について発表した。

我们分析了属于鲨鱼顺序的树枝鲨的Hoxc基因簇的序列，该鲨鱼阶段已经对此进行了处理，并揭示了HOXC6，C8，C11和C12保留了，尽管某些组成基因是次要的。此外，发现这些HOXC基因组在基因组上形成连续簇。但是，通常约为100 kb的簇长度显着扩展。 HOXC基因簇位于X染色体的边缘，正如狗鲨中已经发现的，直到上一年，人们发现该地区是一个所谓的假毒体区域。该区域具有较高的GC含量，并且使用QPCR实验获得了数据组DNA，显示出与常染色体相同的扩增拷贝数。另一方面，由于X染色体是XY异源的，因此观察到qPCR中的放大拷贝数约为雌性中男性的一半。我们分析了树枝鲨鱼的整个基因组序列信息，并提交了一个手稿，该手稿包含HOXC基因组的排列和HOX基因组的表达曲线，并目前第二次接受同行评审（预先打印在Biorxiv作为Yamaguchi等，Yamaguchi等，2022年）。我们希望它将在本财年发表在国际基因组学杂志上。除了到目前为止对狗鲨进行的研究结果外，他还在多个国内研究小组中进行了讲座，并于2022年6月提出了关于HOXC基因软骨鱼类的自组织研讨会，尤其是种间种间基因表达谱和基因表达谱及其进化变化。

项目成果

'Structural Constraints in Hox Clusters: Lessons from Sharks and Rays' in the book 'Hox Modules in Evolution and Development'

“Hox 集群中的结构约束：鲨鱼和鳐鱼的教训”，收录在《进化和发展中的 Hox 模块》一书中

• 发表时间: 2023
• 作者: 竹川 宜宏;錦野 達郎;山下 俊貴;堀 清志郎;尾上 靖宏;井原 邦夫;小嶋 誠司;今田 勝巳;本間 道夫;石黒啓一郎 - 分担執筆;S. Kuraku (ed. David Ferrier)
• 通讯作者: S. Kuraku (ed. David Ferrier)

The Earth BioGenome Project 2020: Starting the clock.

• DOI: 10.1073/pnas.2115635118
• 发表时间: 2022-01-25
• 期刊: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
• 影响因子: 11.1
• 作者: Lewin HA;Richards S;Lieberman Aiden E;Allende ML;Archibald JM;Bálint M;Barker KB;Baumgartner B;Belov K;Bertorelle G;Blaxter ML;Cai J;Caperello ND;Carlson K;Castilla-Rubio JC;Chaw SM;Chen L;Childers AK;Coddington JA;Conde DA;Corominas M;Crandall KA;Crawford AJ;DiPalma F;Durbin R;Ebenezer TE;Edwards SV;Fedrigo O;Flicek P;Formenti G;Gibbs RA;Gilbert MTP;Goldstein MM;Graves JM;Greely HT;Grigoriev IV;Hackett KJ;Hall N;Haussler D;Helgen KM;Hogg CJ;Isobe S;Jakobsen KS;Janke A;Jarvis ED;Johnson WE;Jones SJM;Karlsson EK;Kersey PJ;Kim JH;Kress WJ;Kuraku S;Lawniczak MKN;Leebens-Mack JH;Li X;Lindblad-Toh K;Liu X;Lopez JV;Marques-Bonet T;Mazard S;Mazet JAK;Mazzoni CJ;Myers EW;O'Neill RJ;Paez S;Park H;Robinson GE;Roquet C;Ryder OA;Sabir JSM;Shaffer HB;Shank TM;Sherkow JS;Soltis PS;Tang B;Tedersoo L;Uliano-Silva M;Wang K;Wei X;Wetzer R;Wilson JL;Xu X;Yang H;Yoder AD;Zhang G
• 通讯作者: Zhang G

Shark and ray genomics for disentangling their morphological diversity and vertebrate evolution

• DOI: 10.1016/j.ydbio.2021.06.001
• 发表时间: 2021-06-14
• 期刊: DEVELOPMENTAL BIOLOGY
• 影响因子: 2.7
• 作者: Kuraku, Shigehiro

理解と発見のための基礎情報にとどまらないゲノム情報の意義

基因组信息超越基本信息对于理解和发现的重要性

• 发表时间: 2021
• 作者: 野口友理佳;阿知波ひとみ;隈元拓馬;丸山千秋;工樂樹洋
• 通讯作者: 工樂樹洋

オーソログ発見困難事例ー発生制御遺伝子を見渡して

发现直向同源物的困难案例：发育调控基因的观察

• 发表时间: 2022
• 作者: 野口友理佳;隈元拓馬;丸山千秋;工樂樹洋
• 通讯作者: 工樂樹洋