心筋を平滑筋へと変化させる遗伝子の発见 鱼の心臓进化が教えてくれること
本研究によって明らかとなった鱼类心臓の进化メカニズム
原始的な脊椎动物（ここでは例として古代鱼を示す）から真骨鱼类に至る系统で全ゲノムに重复が生じ、elastin遗伝子が2つに重复した。さらに遗伝子の塩基配列が进化の过程で変化し、elastin bが动脉球を形成する机能を新たに获得した。
© 2016 守山 裕大
東京大学分子细胞生物学研究所の守山裕大博士と小柴和子講師らの研究グループは、魚類の进化の過程で獲得されたelastin bと呼ばれる新しい遺伝子が心筋を平滑筋へと変化させる働きをもつことを発見しました。これによって魚類は心臓を特殊化させ、水中環境に適応するように进化した可能性があります。
心臓は胚発生の最も初期から机能し、拍动することによって血液を循环させるという、まさに生命そのものと言える重要な器官です。そのため、生息する环境に适応する过程で生物は心臓の形态を进化させています。脊椎动物において最も繁栄を遂げた种である真骨鱼类では、心臓の一部である心臓流出路と呼ばれる部位を心筋から平滑筋へと変化させることによって、血液循环を洗练させ、水中环境に适応するように进化していることが知られています。この真骨鱼类に见られる流出路は“动脉球”と呼ばれ、真骨鱼类の进化において获得された非常に重要な器官であると考えられています。しかし、真骨鱼类がどのようにして心臓流出路を心筋から平滑筋へと変化させ、动脉球を获得したかは长い间不明でした。
今回、研究グループはelastin bという遺伝子が真骨魚類の进化の過程で獲得され、elastin bの働きにより心臓流出路の細胞が心筋から平滑筋へと運命転換し、動脈球が形成されることを明らかにしました。elastin bは細胞間の隙間に存在する细胞外マトリックスをコードする遺伝子です。この結果は、細胞外の環境変化によって新たな器官が进化したという、これまでには知られていなかった世界初の例です。
「今回の成果は、“生物はどのように进化の过程で新しい器官を获得したか”という生物学の根源的な问いに新たな理解を提供するものだと考えています」と守山博士は説明します。「同时に、细胞运命をいかに人為的に変化させるかという医疗への応用についても新たな知见になると期待しています」と続けます。
论文情报
, "Evolution of the fish heart by sub/neofunctionalization of an elastin gene", Nature Communications Online Edition: 2016/1/19 (Japan time), doi:10.1038/ncomms10397.
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