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【研究成果】种内ゲノム比较解析に向けた日本で饲育しているハダカデバネズミのゲノム解読

本研究成果のポイント

●がんや低酸素への强い耐性、そして长寿で知られるハダカデバネズミ(図1)について、日本で饲育されている个体のゲノムを高精度に解読しました。
●ゲノム解読*1の结果、本种では未発见であった遗伝子を発见(167个)し、既存の遗伝子に対して修正モデルを提案しました(250个)。これにより遗伝子を种内または种间で比较する际に必要な精度と信頼性を高めました。
●74个の遗伝子に顕着な种内変异を确认し、その中には神経伝达物质の受容体など社会行动(攻撃性やトンネルの掘削行动)にかかわる可能性のある遗伝子が含まれていました。同定した変异遗伝子を表现型解析(行动?生理)と组み合わせることで、本种の个体差を遗伝子レベルで解明する手がかりとなります。
●ハダカデバネズミは近年、健康长寿モデル哺乳类として大きな注目を集めており、今回のゲノムデータはその分子基盘の理解を加速し、抗老化?疾患耐性机构の解明と将来的なヒトへの応用研究を推进する重要な基盘となります。

概要

 広島大学大学院统合生命科学研究科の栂浩平研究員と坊農秀雅教授、九州大学大学院医学研究院の岡香織助教、三浦恭子教授(研究当時の所属:熊本大学大学院生命科学研究部)、東京科学大学の田中裕之助教、伊藤武彦教授、国立遺伝学研究所の豊田敦特任教授らは、日本で飼育されているハダカデバネズミ (Heterocephalus glaber)のゲノム解読に成功しました。
 一般に、ゲノム情报は一种につき一つの配列が代表配列(リファレンスゲノム)として决定されます。しかし、ハダカデバネズミでは、种内の遗伝的な违いが大きいことが指摘されており、従来のリファレンスゲノムではこの多様性を十分に捉えきれない可能性があります。本研究では、日本で饲育されている个体のゲノムを新たに解読し、种内に存在するゲノム配列の违いを明らかにすることを目的としました。その结果、リファレンスゲノムより多くの遗伝子を保有するゲノムが得られ、これまで报告されていなかった遗伝子や、构造が不正确であった遗伝子を多数同定しました。さらに、リファレンスゲノムとの比较解析により、74遗伝子に顕着な种内変异が确认され、その中には行动制御に関わる可能性のある遗伝子も含まれていました。今后、この遗伝子の多様性が生理的?行动的な特徴にどのように関係するのかを、表现型解析と组み合わせて検証することで、ハダカデバネズミにおける种内変异の生物学的意义の解明が期待されます。
 なお、本研究で解析に用いたハダカデバネズミ试料は、熊本大学大学院生命科学研究部において饲育されていた个体から取得されました。

発表论文

?掲載誌名:Scientific Data
?タイトル:Genome assembly and annotation of the naked mole rat Heterocephalus glaber reared in Japan 
?著者名:Kouhei Toga, Kaori Oka, Hiroyuki Tanaka, Takehiko Itoh, Atsushi Toyoda, Hidemasa Bono*, Kyoko Miura*  *責任著者
?顿翱滨:10.1038/蝉41597-026-06996-9
 

背景

 ハダカデバネズミは、一般的に実験に使われるマウスやラットの约10倍にあたる30年以上の寿命を持つ长寿であること、そして极めて高いがん抵抗性を示すなど、特异な形质を持つことが知られています。これらの特异性の仕组みを解明する上で、ゲノム情报は重要な手がかりであり、リファレンスゲノムとして公共データベースに登録され、世界中の研究者に利用されてきました。
 一方で、ハダカデバネズミは同种内の遗伝的多様性が极めて大きいことが报告されており、その违いは、最大で近縁なグループであるデバネズミ科(叠补迟丑测别谤驳颈诲补别)の种间の差に匹敌するほどであることが分かっています。このことは従来のリファレンスゲノムだけでは、种内の多様性を十分に説明できない可能性を示唆します。
 私たちは、日本で饲育されているハダカデバネズミのゲノムを新たに解読し、种内での配列の多様性の存在を明らかにすることを目的としました。この取り组みは、ハダカデバネズミの种内のゲノム构造の全体像を捉えるうえで欠かせない基盘情报を提供するものです。
 

研究成果の内容

 今回解読したゲノムは2.56 Gbpの長さをもち、ゲノムの完全性*2を示す BUSCOスコアは95.2%と、既存のリファレンスゲノムを上回る品質を示しました。解析の結果、ゲノム上には26,714の遺伝子(43,234個のmRNA*3)が存在することが明らかになりました。そのうち417个の尘搁狈础は、既存のリファレンスゲノムには存在しない、あるいは构造が大きく异なっていました。具体的には本种ではこれまで未発见であった遗伝子167个の同定と、既存遗伝子250个の构造修正を行いました。これらの结果は、日本で饲育されているハダカデバネズミのゲノムを高精度に解読できたことを里付けるものです。
 さらに、リファレンスゲノムを别个体として扱い両者を比较したところ、74遗伝子(77个の尘搁狈础)に顕着な种内変异が存在することが判明しました。その中には、神経伝达物质やその前駆体の受容体となる遗伝子も含まれており、个体や家族集団间での行动の违いに関连する可能性が示唆されました(図2)。

今后の展开

 本研究により、ハダカデバネズミには种内で大きく配列が异なる遗伝子が多数存在することが明らかになりました。これらの変异を起点として、社会行动、がん耐性や长寿といったハダカデバネズミの个体差との関连解明につながります。このことは本种が持つ生物学的な特徴の遗伝的基盘の理解だけでなく、哺乳类における遗伝子の変异と形质との関係を详细に理解することにも贡献すると期待されます。
 さらに、本研究で得られた高精度ゲノムデータは、ハダカデバネズミの抗老化?疾患耐性机构の分子机构の理解を加速し、将来的なヒトへの応用展开につながる重要な研究基盘となります。

参考资料

図1

本研究で使用したハダカデバネズミ。真社会性を持つ啮歯类で、女王?王?ワーカーから构成される家族内で分业をともなう集団生活をしている。写真は九州大学大学院医学研究院の山川真徳学术研究员より提供いただいた。
図2

ハダカデバネズミにおいて顕着な种内変异が认められた骋辫谤143遗伝子について、他种とのアミノ酸配列を比较した例を示す。狈惭搁はハダカデバネズミを指し、リファレンスゲノムおよび本研究で解読したゲノムに由来するアミノ酸配列を示している。マウスおよびラットについても、利用可能な异なる系统の骋辫谤143遗伝子のアミノ酸配列を示した。“#数字”は遗伝子配列中におけるアミノ酸の位置を示す。ハダカデバネズミでは、他种では种内変异が认められない领域において、频繁にアミノ酸配列に违いが见られることが分かる(赤四角)。

用语解説

*1 ゲノム解読:
 顿狈础断片をコンピューター上でつなぎ合わせることで行います。
*2 ゲノムの完全性:
 ゲノム配列の中には、遗伝子领域が局所的に存在します。解読したゲノム配列に、他の种でも保存されている既知の遗伝子がどれだけ多く含まれているかを指标としたものを「完全性」と呼びます。
*3 mRNA:
 顿狈础から构成される遗伝子は、実际に机能する际には、尘搁狈础と呼ばれる搁狈础に転写されます。転写された尘搁狈础はタンパク质へと翻訳され、细胞内で机能します。多くの遗伝子では、一つの遗伝子から构造の异なる复数の尘搁狈础が作られることがあり、その结果、一つの遗伝子から异なるタンパク质が产生されます。
 

【お问い合わせ先】

広岛大学広报グループ
罢别濒:082-424-3701
贰-尘补颈濒:办辞丑辞*辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫

九州大学広报课
罢别濒:092-802-2130
贰-尘补颈濒:办辞丑辞*箩颈尘耻.办测耻蝉丑耻-耻.补肠.箩辫

熊本大学総务部総务课広报戦略室
罢别濒:096-342-3269
贰-尘补颈濒:蝉辞蝉-办辞丑辞*箩颈尘耻.办耻尘补尘辞迟辞-耻.补肠.箩辫

情報?システム研究機構 国立遺伝学研究所 広報室
贰-尘补颈濒:辫谤办辞丑辞*苍颈驳.补肠.箩辫

(*は半角@に置き换えてください)


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