ホヤが細菌から獲得した遺伝子で身を守れるようになったわけ～遺伝子の水平伝搬による生物進化に関する新説の提唱

2016/12/21

筑波大学生命環境系の笹倉靖徳教授の研究グループは、東京大学の中井謙太教授、首都大学東京の西駕秀俊教授、広島大学の山本卓教授、高知大学の藤原滋樹教授の研究グループと共同で、ホヤのセルロース合成酵素が表皮で特異的に発現するようになった進化プロセスについての新説を提唱しました。

ホヤは、セルロースを合成して体を覆い、敵から身を守っています。ホヤのセルロース合成酵素遺伝子は、放線菌と呼ばれるグループの細菌から水平伝搬により獲得されたとされています。しかしながら、他の生物から取り込んだ遺伝子は通常は発現せず、働くことができません。細菌の遺伝子がホヤの祖先に取り込まれた後に発現するようになった仕組みについてはこれまで分かっていませんでした。

本研究では、現生のホヤの１種カタユウレイボヤにおいて、セルロース合成酵素遺伝子が発現する仕組みを解明しました。セルロース合成酵素遺伝子は表皮で発現します。この表皮での発現が、AP-2という転写因子により制御されていることが分かりました。AP-2は脊椎動物にもある、表皮の形成に重要な転写因子です。またAP-2は、塩基グアニン（G）とシトシン（C）に富んだDNAに結合して遺伝子発現を活性化しますが、放線菌もまた、GCに富んだゲノム配列を持つことが知られています。つまり、セルロース合成酵素遺伝子が放線菌からホヤの祖先に移動したとき、その塩基配列がGCに富んでいたためにAP-2との結合が可能となり、表皮で発現するように進化したと推測されます。

図　ホヤにおいてセルロース合成酵素遺伝子が表皮で発現するようになるまでの流れ

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