多细胞化をもたらす遗伝子をゲノム解読で解明 はじめて明らかになったがん抑制と多细胞进化の共通原理
多细胞化のモデル生物群「群体性ボルボックス目」と原始的多细胞生物ゴニウム
A. 群体性ボルボックス目の多细胞化。単細胞のクラミドモナス様の生物が2億年で多细胞化し、細胞の役割分担をもつ複雑な多細胞生物であるプレオリナやボルボックスが進化した。今回のゴニウムは細胞の大小?役割分担のない原始的な8または16細胞性の生物である。B.ゴニウムの8細胞体。同じ大きさの2鞭毛型の細胞が8個平面的に並びまとまって遊泳する。C. ゴニウムの生殖。それぞれの細胞が分裂を繰り返して次世代のゴニウムを形成する。
© 2016 Hisayoshi Nozaki, Photo credit: Hisayoshi Nozaki.
东京大学大学院理学系研究科の野崎久义准教授らの国际研究グループは、単细胞が多细胞へと进化する初期の段阶で键となる遗伝子群は、がん抑制遗伝子であることを発见しました。これは、多细胞生物の緑藻である群体性ボルボックス目のうち原始的な多细胞であるゴニウム（学名 Gonium pectorale、図)の全ゲノム解読により明らかとなったものです。
私たちヒトは复数の细胞からなる复雑な多细胞生物です。そんな私たちでも太古の昔はひとつの细胞からなる単细胞生物であり、「多细胞化」により诞生したと考えられています。単细胞生物から多细胞生物への転换は、さまざまな真核生物で起きたと推测されていますが、その初期段阶の原因遗伝子に関しては谜に包まれていました。
今回、国际研究グループは、ゴニウムの全ゲノムデータを単细胞クラミドモナスと细胞の役割分担が进んだ多细胞ボルボックスのものと比较解析した结果、ヒトではがん抑制遗伝子である细胞の周期を调节する遗伝子が多细胞化の原因であることが明らかとなりました。また、国际研究グループは、多细胞化の初期においては细胞周期调节遗伝子群の进化が起き、その后に细胞の役割分担の遗伝子群が进化するという、単细胞から多细胞へ进化する际のシナリオを描きました。
「2010年には群体性ボルボックス目では、単细胞の祖先种にあたるクラミドモナスと最も进化したと考えられるボルボックスの全ゲノム情报が2010年に比较解析されています」と野崎准教授は话します。「今回はそのクラミドモナスと群体性ボルボックスの中间的な进化の段阶にあるゴニウムの全ゲノムを解読して、多细胞化の理解を深めることを目的としていました。今后、群体性ボルボックス目の全ゲノム情报を更に解読することで、多细胞化をより明らかにしていきたいと思います」と続けます。
なお、本研究は国立遗伝学研究所、アリゾナ大学、カンザス大学等とともに行われました。
论文情报
, "The Gonium pectorale genome demonstrates cooption of cell cycle regulation during the evolution of multicellularity", Nature Communications 7, Article number: 11370, doi:10.1038/ncomms11370.
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