Understanding the generation of biodiversity based on whole genome comparison

基于全基因组比较了解生物多样性的产生

• 批准号: 18F18385
• 负责人: 二階堂 雅人
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-10-12 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18385/
• 关键词: 全ゲノム比較; 哺乳類; 進化速度; ゲノム進化; 種特異的進化; 全ゲノム比較; 哺乳類; 進化速度; ゲノム進化; 種特異的進化

本研究の主な目的は、近年のシーケンサーの技術開発に伴って全ゲノム配列が広く公開された哺乳類について、遺伝子型と形質の相関性解析をおこなうことで、表現型を支配する遺伝子群を網羅的に探索していくことである。本研究期間中において、我々が共同研究によって決定したオオコウモリゲノム2種の配列に加え、その他哺乳類22種の全遺伝子を網羅的にアラインメントし、まずは哺乳類の大系統樹の構築をおこない、オオコウモリの系統的位置に関する新しい知見を得た。続いて、その系統樹情報とアラインメント情報について、進化解析プログラムPAMLを用いた解析をおこなうことで、オオコウモリに特異的な形質に関わる遺伝子を網羅探索した。その結果、オオコウモリにおいては免疫系やアミノ酸代謝に関わる遺伝子において自然選択の働いた痕跡を見出すことに成功した。この結果は、オオコウモリにおける高い抗ウィルス免疫力を持つことや、果物食に偏った食性を持つことと強く関連すると示唆され、この成果はゲノム分野の国際誌であるDNA Researchに掲載された。また、上記の種間比較に加えて同種内の多個体のデータを統合して解析することで、種内の多様性は新規の突然変異よりもむしろその祖先から引き継いだ進化速度により大きな影響を受けることを明らかにした。この成果の内容は国際誌に投稿し現在は査読を受けているところである（査読前の原稿はBioRxivで公開中）。大規模ゲノム比較に関する一連の研究で、遺伝的多様性を生み出すメカニズムや、それに起因する表現型の多様性に関わる具体的な遺伝子を明らかにすることができたと考えている。

这项研究的主要目的是全面探索哺乳动物中表型的基因，其整个基因组序列在近年来随着Sequencer技术的开发而被广泛发表。在这项研究中，除了由我们的联合研究确定的两种水果蝙蝠基因组的序列外，所有其他22种哺乳动物的基因均已全面排列，并首先建造了一棵大型哺乳动物树，从而获得了对水果蝙蝠系统位置的新见解。接下来，使用进化分析程序PAML分析了系统发育信息和比对信息，并在全面的搜索中探索了与果实特异性相关的基因。结果，我们成功地发现了与免疫系统和氨基酸代谢有关的野生蝙蝠中的自然选择痕迹。结果表明，它们与水果蝙蝠的高抗病毒免疫力及其对果实饮食的饮食偏见密切相关，并且该结果发表在DNA Research（基因组领域的国际杂志）中。此外，除了上述种间比较外，通过整合和分析来自同一物种中多个个体的数据，我们透露，种内多样性受到从其祖先而不是新型突变的进化速率的显着影响。该成就的内容发布在国际杂志上，目前正在同行评审中（现在可以在Biorxiv上获得同行评审之前的手稿）。我们认为，一系列关于大规模基因组比较的研究已经能够阐明产生遗传多样性的机制以及所产生的表型多样性所涉及的特定基因。