A02-5　機動性DNAエレメントの分子進化学的解析で迫るゲノム構築原理

研究代表者

工樂 樹洋　Kuraku Shigehiro

国立遺伝学研究所　分子生命史研究室　教授

研究分担者

西原 秀典　Nishihara Hidenori

近畿大学　農学部　生物機能科学科　准教授

ゲノム中のトランスポゾンの組成は生物種ごとに多様である。しかし、その全ゲノム規模での把握、そして、種間差異の成立過程や生物学的な意義の理解は未だ不十分である。これに対し、ヒトでは telomere-to-telomere（T2T）と称される完全解読が遂に実現され、反復配列やテロメア・セントロメア等の全貌が明らかになりつつある。本研究では、T2T品質を意識しながら、機動的DNAエレメントの構成（種類、コピー数、染色体配置）について、本領域内で多用する実験生物を含む多様な生物種間の差異を網羅的に把握するためのゲノム情報学的解析を行い、その経時的な変遷を解明すべく分子進化学的解析を実施する。生物学的な視点として、１）種をまたぐトランスポゾンの水平伝播と２）ゲノムサイズの肥大化を引き起こしたトランスポゾンの爆発的増加に注目する。前者では、領域内で連携し実施する「ゼノエレメント実験」の生物学的な意義を裏打ちする、トランスポゾンの他種移入メカニズムの理解をめざす。また後者では、増加したトランスポゾンの種類とゲノム上の位置的偏り等について種を越えた法則を導き出し、進化過程でゲノムサイズが変化する機動的DNAエレメントの数的ダイナミクスを定式化することにより、半世紀以上未解決な「C値の謎」の解明をめざす。

研究業績　※責任著者

工樂 樹洋

  • ※Hara Y, ※Kuraku S.
    Intragenomic mutational heterogeneity: structural and functional insights from gene evolution.
    Trends in Genetics, in press.
  • ※Kuraku S.
    Enigmatic Nodal and Lefty gene repertoire discrepancy: Latent evolutionary history revealed by vertebrate-wide phylogeny.
    Developmental Dynamics, in press.
  • Itoigawa A, et al., Kuraku S.
    Evolutionary origins of bitter taste receptors in jawed vertebrates.
    Current Biology 34:R271-R272. (2024)
  • Nishihara H, et al., Kuraku S.
    A vertebrate-wide catalogue of T1R receptors reveals diversity in taste perception.
    Nature Ecology & Evolution 8: 111–120. (2023)
  • Hara Y, Kuraku S.
    The impact of local genomic properties on the evolutionary fate of genes.
    eLife 12:e82290 (2023)
  • Yamaguchi K, et al., ※Kuraku S.
    Whale shark rhodopsin adapted to deep-sea lifestyle by a substitution associated with human disease.
    Proc Natl Acad Sci USA. 120: e2220728120. (2023)
  • ※Kuraku S, et al.
    Evolution of vertebrate hormones and their receptors: insights from non-osteichthyan genomes.
    Annu Rev Anim Biosci 11:163-182. (2023)

西原 秀典

  • Goto N, et al., Nishihara H.
    ISWI chromatin remodeling complexes recruit NSD2 and H3K36me2 in pericentromeric heterochromatin.
    Journal of Cell Biology. 223(8): e202310084. (2024)
  • ※Nishihara H, et al.
    A vertebrate-wide catalogue of T1R receptors reveals diversity in taste perception.
    Nature Ecology & Evolution. 8: 111–120. (2024)
  • Liang Q, et al., Nishihara H.
    T1R2-mediated sweet sensing in a lizard.
    Current Biology. 32: R1302-R1303. (2022)
  • Segawa T, et al., ※Nishihara H.
    Paleogenomics reveals independent and hybrid origins of two morphologically distinct wolf lineages endemic to Japan.
    Current Biology. 32: 2494-2504. (2022)
  • ※Nishihara H.
    Retrotransposons spread potential cis-regulatory elements during mammary gland evolution.
    Nucleic Acids Research 47: 11551–11562. (2019)