前回に引き続き、2018年度の50号目のネイチャーのハイライトより。
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遺伝学：ナメクジウオの機能ゲノミクス
Nature 564, 7734
2018年12月6日
遺伝学：ナメクジウオの機能ゲノミクス
Nature 564, 7734
2018年12月6日
M Irimiaたちは今回、ヨーロッパに生息するナメクジウオ類のニシナメクジウオ（Branchiostoma lanceolatum）のゲノムの塩基配列解読を行い、この脊索動物の16の発生段階と9の成体組織にわたって、ゲノム、エピゲノム、トランスクリプトームのデータの情報源を作成した。これらのデータセットの解析により、発生過程を通した遺伝子調節の動態、脊索動物の成体ボディープランの基礎となる遺伝子調節に加え、脊索動物全体での遺伝子調節の保存についての手掛かりが得られた。著者たちはまた、脊椎動物における、全ゲノム重複の影響などの遺伝子調節の進化についても調べている。
Article p.64
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■頭索動物 - Wikipedia（ニシナメクジウオ）
本論文においては、日本語版本誌では、「遺伝学：ナメクジウオの機能ゲノミクスおよび脊椎動物の遺伝子調節の起源」と題されています。
フルテキストを直訳しますと・・・
両生類の機能的ゲノミクスと脊椎動物遺伝子調節の起源
となり、Abstractを直訳しますと・・・
脊椎動物は、基本的な脊椎動物のボディプランを大いに詳しく述べ、2つの全ゲノム重複によって彫刻された非常に独特のゲノムを進化させました。ここでは、地中海の両生類（Branchiostoma lanceolatum）のゲノムの配列を決定し、脊椎動物ゲノムの調節の進化を調べるために、複数の発達段階および成体組織にわたるDNAメチル化、クロマチン接近性、ヒストン修飾およびトランスクリプトームを特徴付ける。脊椎動物との比較は、特異的にメチル化されたエンハンサーの進化における中間段階、ならびに初期の中期胚系統型期に最大限に起こる、遺伝子発現の高度に保存されたおよびそのシス調節論理とを識別する。我々は全ゲノム重複後の調節進化を分析し、そして全ゲノム重複から誘導された多重パラログを有する広範に発現される遺伝子ファミリーの80％以上がそれらの祖先発現を制限しそして下位機能化よりむしろ特殊化を受けたメンバーを有する。直感に反して、それらの発現を制限するパラログはそれらの規制環境の複雑さを増した。これらのデータは、脊椎動物の重要な革新の根底にある規制原則の理解を深めるための道を開きます。
となり、Mainを直訳しますと・・・
すべての脊椎動物は、複数の形態学的およびゲノム的な新規性を共有しています[1]。脊椎動物と非脊椎動物の脊椎動物との間の最も顕著なゲノムの違いは、脊椎動物系統の根拠で起こった2ラウンドの全ゲノム重複（WGD）に続く遺伝子補体の再形成である[2,3]。これらの大規模な変異事象は、少なくとも部分的には複製後の「発生的」遺伝子ファミリーおよび転写因子の優先的保持を通じて、脊椎動物の形態学的革新の進化を促進したと仮定されている[3,4]。しかし、重複遺伝子およびそれらに関連する調節要素は当初は同一であり、調節および／またはタンパク質コード化の変更なしには技術革新を推進することはできなかった。
今日まで、遺伝子調節に対する脊椎動物のWGDの影響は、重複遺伝子の運命と脊椎動物に特徴的なユニークなゲノム形質の獲得の両方に関して、よく理解されていないままである。これらの形質には、異常に大きい遺伝子間およびイントロン領域[5,6]、5-メチルシトシン（5mC）含有量、胚性転写エンハンサー[7]mC依存性5mCなど、遺伝子制御に関連することが多い多数の特徴が含まれています。これらの形質を調査するためには、適切な種を比較に使用しなければなりません。以前の研究は、短すぎる（ヒト対マウスのように）または長すぎる（ヒト対ハエまたは線虫のように）系統発生距離に主に焦点を合わせており、洞察が限られていた。前者の場合、密接に関連した種の間の比較（例えば、哺乳類の間での比較[8、9、10、11]）により、ゲノムアラインメントから非コード領域のオルソロジーが容易に決定されるため、進化のきめ細かい分析が可能に転写因子結合2番目のケースでは、modENCODEコンソーシアムによるヒト、ハエ、および線虫の3者間比較では、シス調節レベルで検出可能な保存は見られず[12]、遺伝子発現の保存はごくわずかでした[13]。さらに、ハエや線虫のゲノムは高度に派生しています[14,15,16]。したがって、脊椎動物の規制ゲノムの起源と遺伝子規制に対するWGDの影響の徹底的な調査を可能にするであろう、ゆっくり発展している、密接に関連したアウトグループからの包括的な機能的ゲノムデータが欠けています。
ハエ、線虫およびほとんどの非脊椎動物とは異なり、両生類は脊索門に属します。したがって、両生類は脊椎動物の特殊化や革新を欠いていますが、それは彼らと基本的なボディプランを共有し、脊椎動物のものと相同な複数の器官と構造を持っています[1]。これらの理由のために、脊椎動物の進化の間に、祖先の特徴対新規の特徴を推論するために、参考文献のグループとして両生類が広く使用されてきました。ここでは、脊椎動物のユニークな機能的ゲノム構造がどのように進化したかを調べるために、両生類のトランスクリプトームと制御ゲノムの包括的な研究を行った。
となります。
フルテキストは下記です。
Full Text：Article p.64
Data availabilityによりますと・・・
次世代配列決定データは、遺伝子発現オムニバス（ＧＥＯ）に、以下のアクセッション番号で寄託されている：ＧＳＥ１０６３７２（ＣｈＩＰ − ｓｅｑ）、ＧＳＥ１０６４２８（ＡＴＡＣ − ｓｅｑ）、ＧＳＥ１０６４２９（ＣＡＧＥ − ｓｅｑ）、ＧＳＥ１０６４３０（ＲＮＡ − ｓｅｑ）、ＧＳＥ１０２１４４。 （メチルＣ − ｓｅｑおよびＲＲＢＳ）およびＧＳＥ１１５９４５（４Ｃ − ｓｅｑ）。生のゲノム配列決定データおよびゲノムアセンブリは、アクセッション番号PRJEB13665としてEuropean Nucleotide Archive（ENA）に提出されている。 UCSCのハブファイルと注釈ファイルはhttp://amphiencode.github.io/で入手できます。
究極に溜まりに溜まったネイチャー。次回は、「構造生物学：細菌トランスロコンの新規な構造」を取り上げます。
