蛋白質核酸酵素:鳥類における遺伝子量補正機構

Short Review
鳥類における遺伝子量補正機構
黒 岩 麻里 ・松 田洋 一
性染色体上 の遺伝子発現量 を雌雄 間で均 等化 する機構 を,遺 伝 子量補正機構 とよぶ,補 正機 構
は哺乳類,シ ョウジ ョウバ エ,線 虫 で知 られ ているが,鳥 類(雄:ZZ,雌:ZW)に
は存在 しな
いと考え られ てきた.し か し,ニ ワ トリのZ染 色体 には,哺 乳類のX染 色体 にみ られ るよ うな
不活性化 はな いにもかかわ らず,い くつかの遺伝子 において雌雄 間で同等の発現量がみ られ る
ことか ら,鳥 類独 自の補 正機構の存在が示唆されてい る.本 稿で は鳥類 の補 正機構 に関す る研
究の現状 を他の研究グループの報告を交えて解説 し,今 後の展望を述べ る.
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遺伝 子量補正機構Z染
色体
鳥類
不活 性化
は じめ に
生 物 に は 雌 雄 で異 型 の 性 染 色 体 を もつ 種 が 数 多 く存 在
Ⅰ.遺伝子量補正機構とは
す る.こ れ らの 生 物 種 で は性 染 色 体 上 の 遺 伝 子 の量 が 雌
雄 問 で 異 な るた め,遺 伝 子 発 現 を調 節 す る こ と に よ っ て
現 在 ま で に 哺 乳 類,シ
ョウ ジ ョウ バ エ,線
虫 の3つ
雌 雄 問 で 発 現 量 を均 等 化 して お り,こ れ を遺 伝 子 量 補 正
異 な る遺 伝 子 量 補 正 機 構 が 報 告 さ れ て い る(図1).哺
機 構 と よ ぶ.鳥
類 で は雌 の 片 方 のX染
ZW型
類 の 性 染 色 体 構 成 は 雄 がZZ型,雌
が
で あ り,雌 雄 問 で 異 な る性 染 色 体 構 成 を もつ.し
か し,1982年
のBaverstockら1)の
報 告 以 来,鳥
類では
色 体 を不 活 性 化 させ,雄
伝 子 発 現 量 が 同 等 に保 た れ て い る.シ
は 雄 のX染
乳
との遺
ョウ ジ ョウバ エ で
色 体上 の 遺 伝 子 発 現 を倍 加 させ る,ま
た線
遺 伝 子 量補 正 機 構 は存 在 しな い と考 え られ て き た.そ の
虫 で はXX個
後,2001年
させ る と い う制 御 機 構 に よ り,遺 伝 子 量 の補 正 を行 な っ
ま で,鳥 類 を 用 い た 補 正 機 構 研 究 の 報 告 は
皆 無 で あ り,約20年
もの 問 手 つ か ず の 分 野 で あ っ た.
筆 者 らは,雌 雄 間 で異 型 の 性 染 色 体 を 有 す る生 物 種 に
体 の 両X染
の
色体上 の遺 伝 子発 現量 を半 減
て い る.各 機構 に 関与 す る一 部 の遺 伝 子 や そ れ らの 転 写
産 物 ・蛋 白 質 の は た ら きが す で に 明 らか に な っ て お り,
お い て 遺 伝 子 の 発 現 量 を 補 正 す る こ と は,個 体 の 正 常 な
こ れ らの 補 正 機 構 は 起 源 を異 に す る こ とが わ か っ て い
発 生,分 化 に必 須 で あ る こ とか ら通 説 に疑 い を抱 き,ま
る.つ
た 十 分 な解 析 もな され な い ま ま補 正 機 構 の 有 無 を論 じる
お い て 独 自 に獲 得 され て い っ た と考 え ら れ て い る2).ま
こ とは で き な い な ど の理 由 に よ り,鳥 類 の 補 正 機 構 研 究
た,こ れ らの 動 物 種 で は 補 正 機 構 に 関 与 す る 遺 伝 子 の 機
を 手 が けて い る.近 年,著
能 が 失 わ れ た場 合,そ
者 らを 含 め い くつ か の 研 究 グ
ま り,こ れ らの 補 正 機 構 は 各 動 物 種 の 進 化 過 程 に
の 個 体 は致 死 と な る こ とか ら,補
ル ー プ に よ り,ニ ワ トリを 用 い て 鳥 類 に お け る補 正 機 構
正 機構 は個 体 の 正 常 な 発 生 ・分 化 に か か わ る 重 要 な 機構
の存 在 が 示 唆 さ れ た.本
で あ る.
稿 で は 鳥類 にお け る 遺伝 予量 補
正 機 構 に関 す る研 究 の 歴 史 お よ び現 状 を解 説 す る と と も
に,ニ
ワ トリゲ ノム 研 究 の 重 要 性 を 述 べ る.
Ⅱ.鳥 類 の性染 色 体
鳥 類 は 分 類 学 的 に 平 胸 類 と深 胸 類 に 大 き く分 け ら れ,
AsatoKuroiwa,YoichiMatsuda,北
海 道 大 学 先 端 科 学 技 術 共 同 研 究 セ ン タ ー ニ ー ズ 育 成 研 究 領 域 生 命 系 動 物 染 色 体 研 究 室E-
mail : asatok(dees.hokudai.ac.jp
http://noah.ees.hokudai.ac.jp/-CRU/home.html
Dosage compensation system in birds
1934
蛋白質 核酸
酵 素Vol.48No.14(2003)
色 体 はZ染
で,分
色体 と同 等 も し くは わず か に 小 さい だ け
染 パ ター ン も ほ ぼ 相 同 で あ る た め,両 者 の 区 別 が
つ きに くい.一
方,現 存 す る 鳥 類 の ほ とん どが 属 す る 深
胸 類 で は,W染
色 体 は ヘ テ ロ ク ロ マ チ ン化 し た小 型 の
染 色 体 とな り,ZW染
られ る(図2a).も
色 体 問 で 形 態 に明 らか な違 い が み
と は1対 の 相 同 染 色 体 で あ っ た も の
が,一 方 の 染 色 体 に逆 位 な どの構 造 変 化 が 生 じ,そ の 後
の 連 続 的 な 欠 失 に よ っ てW染
色体 に分化 してい った と
考 え られ て い る:M)(図2b).こ
の こ とか ら,鳥 類 の 祖 先
種 で は,性 染 色 体 上 の 遺 伝 子 量 は 雌 雄 問で 同 等 で あ っ た
が,進 化 の 過 程 で 現 在 のWに
生 じ,雌 雄 間 でZ染
あ た る染 色 体 に 矮 小 化 が
色体 の遺伝 子 量 が不均 衡 な現 存 の
深 胸 類 に至 っ た と 考 え られ る.こ の 過 程 で 染 色 体 の 構 造
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変 化 と と もに 補 正 機 構 が 獲 得 され た か 否 か が 重 要 な 論 点
とな る.
ニ ワ トリは 鳥 類 を代 表 す る実 験 動 物 お よ び経 済 動 物 で
図1遺
伝 子量補 正 機構 の例
現在 報 告 さ れ て い る遺 伝 子 量 補 正 機 構 の 例.哺 乳 類 で は雌 の2本
のX染
色 体の 片 方 を 不 活性 化 す る こ と によ り,雄 の1本 のX染
体 と遺 伝子 発現 量 を 同等 にす る,シ
色
ョウ ジ ョウ バ エ で は雄 のX染
色体 上 の遺 伝 子 の 発 現量 を倍 加 させ る.線 虫 で は 両 性個 体 のX染
色体 上 の遺 伝 子 の 発 現量 を半 減 さ せ る.
あ り,近 年 で は ゲ ノム 研 究 が 大 きな 進 展 をみ せ て い る.
ニ ワ トリ は前 述 した深 胸 類 に属 し,形 態 が 大 き く異 な る
ZW染
色 体 を 有 す る(図2a).Z染
Mbで,全
ゲ ノ ム の 約8%を
色 体 の サ イ ズ は 約100
占 め る.現 在 で は ニ ワ ト リ
で 詳細 な 染 色 体 地 図 が 作 成 され つ つ あ り,Z染
両 者 間 で 性 染 色 体 の 形 態 に 差 が み ら れ る.平
に 走 鳥 類 と も よ ば れ,ダ
イ ド リ,キ
チ ョ ウ,レ
ウ ィ な ど が 属 す る.こ
ア,エ
胸類は一般
ミュ ウ,ヒ
れ ら の 種 で は,W染
ク
は20を
色 体.ヒに
こ え る 機 能 遺 伝 子 が マ ッ ピ ン グ され て い る.こ
れ らの 遺 伝 子 の う ち哺 乳 類 のX,Y染
の は な く,ヒ
色体 に存在す る も
トとの 比 較 マ ッ ピ ン グに よ り,Z染
図2平
(a)上:平
色体は
胸 類 と深胸 類の 性染 色体
胸 類 に属 す る ヒ クイ ドリ雌 個
体 の マ ク ロ染 色 体,Z染
色 体 とW染
色
体 に 形態 の 差 異 はみ られ ず,他 の 常染 色
体 と識 別 が で き な い 、下:深 胸 類 に属 す
る ニ ワ トリ 雌 個 体 の マ ク ロ 染 色 体.W
染 色 体 はヘ テ ロ ク ロマ チ ン 化 した 小型 の
染 色 体 で あ り,ZW染
色 体 間で形 態 に
違 い がみ られ る.(b)Z染 色 体 上のZOV3,
1月EBP遺
伝 子 とW染
配 列 を,FISH法
色 体 上 のEE0.6
に よ り平 胸類 の エ ミ ュ
ウ,ヒ クイ ドリ,ダ チ ョウ,ま た 深胸 類
の ニ ワ トリの 性 染 色 体 上 に マ ッ ピ ン グ
した結 果 を示 す,エ ミ ュ ウ で はす べて の
遺 伝 子 が1対 の 染 色 体 上 に 存 在 し,ヒ
ク イ ドリ,ダ チ ョウ で はW染
IREBP遺
色体上の
伝 子 が欠失 して いる こ とか
ら,平 胸 類 と 深 胸 類 の 祖 先 種 で はZW
染 色体 の 差 は な く,1対
の 相 同染 色 体 で
あ っ たも の が 進化 の 過 程 に おい て 一方 の
染 色 体 に欠 失 が 生 じ,W染
色体 に分化
して い った と考 え られ る3.4),[(a),(b)
と も に梅 原千 鶴子 氏 の 許 可 を得 て 転載]
蛋 白質 核 酸 酵素Vol.48No.14(2003)
1935
ヒ トの5,9番
て い る.こ
染 色 体 と高 い 相 同 性 を もつ こ とが 知 られ
の 結 果 は,哺
乳 類 のXY染
染 色 体 の 起 源 が 異 な る こ と を 物 語 っ て い る.ま
54MbのW染
がZ染
は潜 在 的 に 雌 の2倍
色 体 上 に存在す るた
の遺 伝 子 量 を もつ.こ
の こと
が 直接 あ る い は 間接 的 に雄 性 の 分化 を促 し,雌 雄 問 で の
れ らの遺 伝 子 の ほ とん ど
遺 伝 子 量 の 不 均 衡 が 鳥 類 の 性 決 定 に密 接 に 関 係 して い る
色 体 上 に ホ モ ロ グ を も つgametologous
で あ り,ア
め,雄
た,約
がZ染
の遺 伝 子 の存
色 体 上 に は 現 在 ま で に5個
在 が 確 認 さ れ て い る だ け で,こ
現 し,ニ ワ トリ胚 に お い て も 同 様 の 発 現 パ ター ン を 示
す8).ニ ワ トリで はDMR四
色 体 と 鳥 類 のZW
gene*1
ミ ノ 酸 配 列 も 非 常 に 類 似 し て い る.
と考 え られ た6).よ っ て,DMRT1がZ染
色体 上 に存在
す る こ と は,前 述 し たBaverstockら1)の
報 告 に 加 え,
鳥 類 に お い て 補 正 機 構 が 存 在 しな い と い う説 を よ り強 く
裏 づ け る 結 果 とな っ た.
Ⅲ.鳥 類に補正機構は存在 しないという論拠
Ⅳ,鳥 類における補正機構研究の新たな展開
1,ア コニタ ー ゼの活性 量
1960年 こ ろ よ り,Z染
色 体 に リ ン ク した 羽 の 色 の 遺
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伝 子 は 雌 に 比 べ 雄 の 発 現 が 著 しい 例 が あ る こ と か ら5),
鳥 類 に は 遺 伝 子 量 補 正 機 構 が存 在 し ない と考 え られ て い
た が,こ
の 説 を 決 定 的 な も の と し た の が1982年
Baverstockら1)の
報 告 で あ った.彼
コ ー ドす る 択EBP遺
を確 認 し,3種
伝 子 がZ染
の
らは ア コニ タ ー ゼ を
1,rear-timequantitativePCR法
1982年
以 降,鳥
類 の補 正機 構 に関 す る研 究 報告 はほ
ぼ 皆 無 で あ っ た が,2001年
る 結 果 がMcQueenら9)に
に補 正 機 構 の 存 在 を 示 唆 す
よ っ て 報 告 さ れ た.彼
色 体 上 に存 在 す る こ と
real-timequantitativePCR法
の 鳥 類 を用 い て 成 鳥 の 肝臓 に お け る ア コ
染 色 体 上 に 存 在 す る7つ
ニ ター ゼ の 活 性 量 を 測 定 した.そ の 結 果,ZZの
によ る解 析
を 用 い て,ニ
ら は,
ワ ト リ のZ
の 遺伝 子 の 発 現 量 を雌 雄 問 で比
雄 はZW
の 雌 よ り も高 い 活 性 量 を示 した.仮 に 補 正 機 構 が 存 在 す
る な ら ば,発 現 量 は 雌 雄 問 で均 等 化 され,酵 素 の 活性 量
も同 様 で あ る と考 え られ る.よ っ て この 報 告 以 来,鳥
類
に は補 正 機構 が 存 在 し な い と い うの が 定 説 と な っ て い
た.
2,DMRT1の
存在
鳥 類 にお け る 性 決 定 機 構 は,W染
子 が 存 在 す る,あ
る い は 常 染 色 体 とZ染
性 決 定 を左 右 す る な ど,い
る が,い
色 体 に雌 性 決 定 因
色 体 の数 比 が
くつ か の 仮 説 が 唱 え られ て い
ま だ に そ の 真 偽 は 明 らか で は な い.1999年
Nandaら6)は,雄
性 分 化 に 関 与 して い るDMRT1遺
が ニ ワ ト リ のZ染
た.DMRT1はDMド
に
伝子
色 体 短 腕 に存 在 す る こ とを報 告 し
メ イ ン を もつDNA結
合 蛋 白質 を
コ ー ドして お り,雄 性 分 化 に不 可 欠 で,門
を こ え た種 間
で 同様 の構 造 と機 能 を保 持 して い る こ とが 最 初 に確 認 さ
図3遺
伝 子 量 補 正 機 構 の 解 析 に用 い ら れ たZ染
れ た雄 性 決 定 遺 伝 子 で あ る7).ヒ トで は9番 染 色 体 の 短
伝 子9,12,14)
腕 末 端 部 に 位 置 し,こ の 領域 が 欠 失 す る と,遺 伝 的 に は
右 側:real-tlmequantitatlvePCR法
よ り高 い 遺 伝 子(黒).左
な る.DMR刀
れ た 遺伝 子,
は,性 分 化 の 初 期 か ら雄 性 腺 特 異 的 に 発
*1gametologousgene:元
来 は1つ
の 遺 伝 子 で あ っ た が,Z,W染
遺 伝 子.
1936
蛋 白質
核酸
酵 素Vol.48No.14(2003)
に よ る発 現 量 の測 定 か
ら,雌 雄 間 で 等 量 の発 現 が示 さ れ た 遺 伝 子(青),雄
男 性 で あ っ て も性 腺 の雄 性 化 が 阻 害 さ れ 表現 型 は女 性 と
色 体 が 分 化 し た た め,そ
色 体上 の遺
の発現量が雌
側:不 活 性 化 が 生 じ て い な い こ と が 示 さ
れ ぞ れ が 独 立 し て 進 化 を 経 た と考 え られ る
較 した.解 析 対 象 と な っ た遺 伝 子 の 機 能 は さ ま ざ ま で あ
え ら れ て い る10),ま た,前 述 し たZ染
り,Z染
遺 伝 子 も,雄 特 異 的 な発 現 とそ の 機 能 か ら補 正 を受 け て
色 体 上 の 位 置 に も偏 りは み られ な い(図3).解
析 の 結 果,6つ
し,1つ
た.発
色 体 上 のDMR刀
い な い.
の遺伝 子 が 雌雄 間で 同等 の発現 量 を示
の 遺 伝 子 で は 雄 の発 現 量 が 雌 の ほ ぼ2倍 を 示 し
現 量 を雌 雄 問 で 比 較 す る とい う単 純 な 解析 が,最
McQueenら9)の
報 告 は,鳥 類 に お け る 補 正 機 構 の 研
究 に 新 た な 道 を 開 く も の と な っ た.し
か し水 野11)は,
近 に な っ て よ うや く報 告 さ れ た こ と に驚 く人 も多 い で あ
mRNAの
量 は転 写 後 の諸 条 件 に よっ て影 響 され る こ
ろ う.そ の 原 因 と して,鳥 類 に は補 正 機 構 が 存在 し な い
と,ま た 転 写 反 応 に つ い て も雌 雄 の組 織 間 で 異 な る 制 御
とす る 考 えが す で に 定 説 と な っ て い た こ と,ま た ヒ トや
を受 け る 可 能 性 が あ る と述 べ て い る.よ っ て,今 後 は遺
マ ウ ス と比 較 して ニ ワ トリ の遺 伝 学 的 情 報 は きわ め て 少
伝 子 発 現 の 時 期 特 異性 や 組 織 特 異 性 を考 慮 し,さ ま ざ ま
な く,研 究 手 法 が 限 られ て お り,研 究 の 進 展 が望 め なか
な発 生 段 階 や 組 織 に お け る詳 細 な 解 析 が 必 要 で あ ろ う.
っ た な どの 諸 事 情 が 考 え られ る.
Ⅴ.鳥類独自の補正機構
2.補 正を受ける遺伝子と受けない遺伝子
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McQueenら9)の
報 告 は補正 機構 の存 在 を示 唆 す る も
も し鳥 類 に補 正 機 構 が 存 在 す る の な らば,ど の よ う な
の で あ る が,補 正 を受 け な い 遺 伝 子 も確 認 さ れ た.こ の
メカニズムで遺伝子 の発現が制御 されているのであろ う
結 果 は,鳥 類 のZ染
か?不
色体 上 の遺 伝子 の うち補正 を免 れ
活 性 化 か,発
現 量 の増 加 あ る い は 減 少 か,そ れ
る 遺 伝 子 も存 在 す る 可 能 性 を示 して い る.「 補 正 を免 れ
と も ま っ た く未 知 の 機 構 に よ る も の な の か?筆
る 遺伝 子 」 の存 在 は,す で に 哺 乳 類,シ
は,前 述 した3例
ョウ ジ ョウ バ エ
者ら
の補 正 機 構 の う ち,鳥 類 と同 じ脊椎 動
お よ び 線 虫 に お い て 明 らか と な っ て い る.哺 乳 類 で は,
物 で あ る 哺 乳 類 の 補 正 機 構 に着 目 し,哺 乳 類 の 雌 のX
補 正 を受 け な い 遺 伝 子 の多 くは,X染
染 色 体 に み られ る よ う な 不 活 性 化 が ニ ワ ト リの 雄 のZ
領 域(pseudoautosomal
こ の領 域 はXY染
色 体 の 偽 常 染色 体
region;PAR)に
位 置 して い る.
染 色 体 に生 じて い る か を検 討 した12).
色 体 間 で相 同 性 を もち,減 数 分 裂 時 に
ま ず,ニ
ワ ト リ16系 統 を 用 い て,Z染
は対 合 し組 換 え が 生 じる.鳥 類 の 性 染 色 体 の 対 合 領 域 は
GALT1
Z染 色 体 の 短 腕 末 端 部 で あ る が,McQueenら9)に
塩 基 配 列 の 多 型 を検 出 した(表1).多
て 補 正 を 受 け な い と報 告 され たSCII遺
域 に は存 在 しな い(図3).し
よっ
伝 子 は,こ の 領
と CHD-Z
遺 伝 子 の3'側 非 翻 訳 領 域 に 存 在 す る
統 間 で 交 配 を 行 な い,得
か し,哺 乳 類 に お いて もPAR
色 体 上 の β4
型 が検 出 さ れ た 系
ら れ たF1雑
種 の15日
齢雄 胚
以 外 の 染 色 体 領 域 で 補 正 を免 れ る遺 伝 子 が 存 在 す る.
よ り繊 維 芽 細 胞 を培 養 し,単 一 細 胞 由来 の コ ロニ ー か ら
RNAを
抽 出 し た の ち,逆 転 写 反 応 に よ りcDNAを
得
た.単 一 細 胞 由 来 の コ ロニ ー を用 い た理 由 は,仮 に ラ ン
シ ョ ウ ジ ョウ バ エ で は,雌 の性 分 化 に 関 与 して い る い
くつ か の 遺 伝 子 は補 正 を受 けず 雌 特 異 的 な発 現 を示 す こ
ダ ム に不 活 性 化 が 生 じて い た場 合,複
とか ら,補 正 を 受 け な い こ とが 機 能 的 に 重 要 で あ る と考
る と両 ア レル が 検 出 さ れ るた め,不
数 の細 胞 を解析 す
活 性 化 が 生 じて い な
い 場 合 との 区別 が つ か ない た め
表1-塩
基 置 換 が 検 出 さ れ た 系 統12)
で あ る.
次 に,B4GAL四
遺伝 子 にお
い て 塩 基 置 換 が検 出 され た 部 位
はRsa1の
切 断 部位 に あ た るた
め,Rsa1で
DNA切
b)chromo-helicase-DNA-bindingon
基 の 位 置 はGenBankに
GenBank登
d)サ
the
の 認 識 配 列 を ホ モ に もつ が,オ
録 番 号:B4GALT1＝U19890,CHD-Z＝AF004397
類 が 産 ま れ て く る.よ
断 パ ター ン に よ りア レ
a).白 色 レ グ ホ ン系 統 はRsa1
Zchromosome.
登 録 さ れ て い る 配 列 情 報 よ り 算 出 し た.
ツ マ ジ ドリ 系 統 の 雄 個 体 で は 多 型 が ヘ テ ロ 型 で あ る た め,F1雄
の2種
られ る
ル の 発 現 様 式 を 調 べ た(図4
a)β-1,4-galactosyltransferase
c)塩
処 理 し,得
っ て,ヘ
個 体 は ホモ 型 とヘ テロ 型
オ シ ャモ 系 統 で はRsa1で
さ れ な い.よ
テ ロ 型 個 体 の み を 解 析 に 用 い て い る.
蛋白質
核 酸 酵 素Vol.48No.14(2003)
切断
っ てF1雄15日
1937
発 現 様 式 を 調 べ た13)(図4b).塩
基 債 換 が 生 じて い る部
位 の 手 前 に3ノ側 か らの み プ ラ イマ ー を 設 定 し,dNTPs
の 代 わ り に[α-32P]dCTPあ
ど ち らか を加 えPCR反
る い は[α-32P]dTTPの
応 を 行 な っ た.サ
ツ マ ジ ドリ系
統 で は 多 型 が み ら れ た 部 位 の 塩 基 がGで
[α-32P]dCTPを
あ る た め,
加 えた場合 のみ に放 射性 同位体 が ス ポ
ッ トと して検 出 さ れ る.白 色 レ グホ ン系 統 で は この 部 位
の塩 基 がAで
あ るた め,[α-32P]dTTPを
加 え た場 合 の
み に ス ポ ッ トが 検 出 さ れ る.よ っ て,F1雄15日
胚 での
ア レル の 発 現 様 式 は,放 射 性 同 位 体 の 取 込 み の 有 無 に よ
っ て確 認 で きた.
解 析 の 結 果,15日
齢 雄 胚 で は どち ら の 遺 伝 子 も 両 ア
レル が 発 現 して お り,不 活 性 化 を 受 け て い な い こ とが 示
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唆 さ れ た.ま
た,real-time
quantitativePCR法
子 発 現 量 の 雌 雄 差 を調 べ た結 果,CHD-Z遺
で遺伝
伝子 は両性
問 で 同等 の 発 現 を 示 した が,84GALT1遺
伝子 は雄 の発
現 量 が 高 く,補 正 を受 け て い な い こ とが 示 唆 さ れ た(図
3).
図4F1雄
個 体 に お け る ア レル の 発 現 様 式12)
(a)雌 親 の 白色 レグ ホ ン系 統(m),雄
親 の オ オ シ ャモ 系 統(p),
両 系 統 を親 と す るF1雄15日
GALT1遺
伝 子 のPCR産
物 をRsa1で
り 得 ら れ たB4
処 理 し,電 気 泳 動 を 行 な
っ た 結 果 を示 す.白 色 レグ ホ ン系 統 で はRsa1の
モ型 で あ る ため,バ
切断部位 がホ
ン ドが2本 に分 か れ る.オ オ シ ャモ系 統 で は
切 断 部 位 を もた な い た め,バ ン ドは1本 で あ る,F1雄
ワ ト リ のZ染
色 体 が不 活
性 化 を受 け て い な い こ と を示 唆 す る報 告 が あ る.Kuroda
胚 の ゲ ノ ムDNA(F1),F1雄15日
胚 の 単 一 細 胞 由 来 コ ロ ニ ー のcDNA(1∼3)よ
筆 者 らの 報 告 以 外 に も,ニ
ら14)はZ染 色 体 上 の5つ
の 遺 伝 子 の イ ン トロ ン領 域 を
プ ロー ブ と し て,核 内 に存 在 す る 転 写 直 後 のRNAを
的 に ニ ワ トリ成 体 の細 胞 でFISH解
標
析 を 行 な っ た.そ の
個体 で は切
結 果,す べ て の 遺 伝 子 で,雌 の 細 胞 で は シ グナ ル が シ ン
断 部 位 が ヘ テ ロ型 で あ る た め,バ ン ドが3本 に 分 か れ る.F1雄
15口 胚 のcDNAに
お い て も3本 の バ ン ドが 検 出 さ れ た こ と か
グ ル ス ポ ッ トで 確 認 され た の に対 し,雄 の細 胞 で は ダ ブ
ら,両 ア レル が 発 現 して い る こ と が わ か る,(b)雌
ル ス ポ ッ トで 確 認 され た.つ
親 系 統(m),
雄 親 系統(p)1両 系 統 を親 とす るF1雄15日
胚 の ゲ ノ ムDNA(F1),
4個 体 のF1雄15日
胚 単 一 細 胞 由 来 コ ロ ニ ー のcDNA(1∼4)よ
り
得 られ たCHD-Z遺
伝 子のPCR産
な っ た 結 果 を 示 す.左:雌
dCTPを
物 を用 い てSNuPE解
析 を行
親 の サ ツ マ ジ ド リ系 統 で は[α-32P]
取D込 ませ た 場 合 にの み ス ポ ッ トが 検 出 さ れ る.雄 親 の
白 色 レグ ホ ン系 統 で は検 出 部 位 に塩 基 置 換 を も つ た め,[α-32P]
dTTPを 取 り込 ま せた 場 合 にの み ス ポ ッ トが検 出 さ れ る.F1雄 個
体 で は多 型 部 位 が ヘ テ ロ型 で あ る た め,両 方 の ス ポ ッ トが 検 出 さ
れ る.F1雄15日
胚 のcDNAに
おい て も両 方 の ス ポ ッ トが 検 出 さ
れ,両 ア レル が 発 現 して いる こ とが わ かる.右:雌
ホ ン 系 統 で は[α −32P]dTTPを
が検 出さ れ る.雄 親 の サ ツ マ ジ ドリ系統,F1雄
がヘ テ ロ 型 で あ る た め(表1),両
雄15日
胚 のcDNAに
親の白色 レグ
取 り込 ま せ た 場 合 にの み ス ポ ッ ト
個体 で は多 型 部 位
お い て も両 方の ス ポ ッ トが 検 出 さ れ,両 ア
よ るcDNAの
切 断
パ タ ー ン に よ っ て 確 認 で き た.
1938
蛋 白質
核酸
色 体 は 後 期 複 製 と な り,活 性X染
が 異 な る.Schmidら15)は,鳥
色 体 とは複 製 の 時期
類 の培 養 細 胞 を用 い て複
製 期 に プ ロ モ デ オ キ シ ウ リ ジ ン(BrdU)処
本 のZ染
色 体 間 でBrdUの
理 を行 な い,2
取 込 み 時 期 を 調 べ た が,複
製 の 時 期 に違 い はみ られ な か っ た.こ れ らの研 究 報 告 を
考 慮 す る と,や は り鳥 類 のZ染
て お らず,哺
色体 は不 活性 化 を受 け
乳 類 に み られ るX染
色 体 の 不 活 性 化 は,
哺 乳 類 と鳥 類 の 系 統 が 分 岐 した の ち,哺 乳 類 独 自 に 獲 得
おわ りに
哺 乳 類 や シ ョ ウ ジ ョウバ エ で の め ざ ま しい研 究 の 進 展
遺 伝 子 に お い て は,SNuPE(single
extension)法
い こ とが 示 唆 さ れ た.哺 乳 類 で は 不 活 性 化 さ れ たX染
さ れ た 補 正 機 構 で あ る と考 え られ る.
胚 で の ア レ ル の 発 現 様 式 は,Rsa1に
primer
色 体 で 発 現 して お り,不 活 性 化 を 受 け て い な
方 の ス ポ ッ トが 検 出 さ れ る,F1
レル が 発 現 してい る こと がわ か る.
CHD-Z
の 両Z染
ま り,こ れ らの 遺 伝 子 は雄
を 用 い て,以
nucleotide
酵 素Vol.48No.14(2003)
下 の 手 順 で ア レ ル の
と は 対 照 的 に,鳥 類 の 遺 伝 子 量 補 正 機 構 は20年
に もわ
た りほ と ん ど詳細 な検 証 もな され な い ま ま で あ っ た が,
よ うや く展 望 が 開 け て きた.今
後 の 最 大 の研 究課 題 は,
5)
遺 伝 子 の発 現 量 を制 御 す る諸 因 子 を検 出 し,そ の機 能 を
解 明 す る こ と で あ る.本
稿 で 紹 介 し た 研 究 の ほ とん ど
は,遺 伝 子 の 発 現 解 析,す
が 主体 で あ るが,今
な わ ちmRNAを
後 は,蛋
用い た解析
白 質へ の 翻 訳 段 階 に お け る
調 節 や 酵 素 活 性 量 の 調 節 な どの 観 点 か ら,鳥 類 独 自 の 未
6)
7)
8)
9)
知 な機 構 の 存 在 の 有 無 につ い て の検 討 が 必 要 であ る.ま
た,ZW染
色 体 の分 化 が 進 ん で い な い 平 胸 類 は補 正 機 構
を必 要 と し ない と 考 え られ る た め,ニ
ワ トリ と平 胸 類 に
属 す る 鳥種 との 比 較 研 究 も有 効 で あ る.鳥 類 独 自の 補 正
10)
11)水
12)
機 構 の発 見 は,現 在 の ゲ ノ ム 機 能 解 析 分 野 に新 た な知 見
を もた ら し,進 化 学 的 に も重 要 な情 報 を 提 供 す る で あ ろ
う.補 正 機 構 研 究 を 含 め,鳥 類 にお け る エ ピ ジェ ネ シ ス
Database Center for Life Science Online Service
研 究 の 発 展 が 期 待 さ れ る.
13)
14)
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黒岩 麻里
略 歴:2002年
名 古 屋 大 学 大 学 院 生 命 農 学 研 究 科 博 士 課 程修
了,農 学 博 士,日
本 学 術 振 興 会 特 別 研 究 員 を 経 て,2003年
よ り北 海 道 大 学 先 端 科 学 技 術 共 同 研 究 セ ン ター 講 師.研
テ ー マ:鳥
究
類 の 性 染 色 体 に お け る遺 伝 子 量 補 正 機 構 の 解 析.
関 心 事:性 染 色 体 の 存 在 意 義,
symposium
第21回
バ イ オ テ ク ノ ロ ジ ー シ ンポ ジ ウ ム
日
時
平 成15年11月11日(火)10:00∼17:50
場
所
虎 ノ 門 パ ス トラ ル(東 京 農 林 年 金 会 館)
講
演 会
細 胞 内 膜系 の ダ イナ ミク ス
a discovery
tool for plant
究 極 の 可 視 化 を 目 指 し て(中 野 明 彦,理
biotechnology(Richard
鎖 構 造 解 析 技 術 開 発(成 松 久 他,産
工 大),バ
総 研),新
GmbH),糖
metabolite
profiling as
鎖 エ ン ジ ニ ア リ ン グ/糖
規 磁 性 ナ ノ ビ ー ズ を 用 い た バ イ オ ス ク リ ー ニ ン グ(半 田
イ オ イ ン フ ォ ー マ テ ィ ク ス の 力 を 借 り た ヒ ト糖 鎖 遺 伝 子 の 網 羅 的 解 析(成 松
チ ド遺 伝 子 を 利 用 し た 病 害 抵 抗 性 植 物 の 作 出(今 枝 孝 夫,豊
ポ ス タ ーセ ッシ ョン
研)/lndustrialised
Trethewey,Metanomics
久,産
総 研),抗
宏,東
菌ペ プ
田 中 研)
植 物 利 用 エ ネ ル ギ ー 使 用 合 理 化 工 業 原 料 生 産 技 術/植 物 の 物 質 生 産 プ ロ セ ス 制 御 基 盤 技 術 開 発/糖 鎖 エ ン ジ ニ ア
リ ン グ:糖
鎖 合 成 関 連 遺 伝 子 ラ イ ブ ラ リ ー の 構 築/糖 鎖 エ ン ジ ニ ア リ ン グ:糖
鎖 構 造 解 析 技 術 開 発/細 胞 内 ネ ッ
トワ ー ク の ダ イ ナ ミ ズ ム 解 析 技 術 開 発
参 加
費
申込 み 先
無料
バ イ オ テ ク ノ ロ ジ ー 開 発 技 術 研 究 組 合Tel.03-3595-0371FAX03-3595-0374
蛋白質 核酸
酵 素Vol.48No.14(2003)
1939