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【研究成果】イモリの再生能力の謎に迫る遺伝子カタログの作成 ～新規の器官再生研究モデル生物イベリアトゲイモリ～

本研究成果のポイント

  • 新规モデル生物#1イベリアトゲイモリ#2の遗伝子カタログを作成しました。
  • 遗伝子カタログをはじめとする様々なイベリアトゲイモリ研究情报を世界中の研究者が利用できるようにするためのポータルサイト“”を开设しました。
  • 本研究の成果は、イモリの高い器官再生能力の解明をはじめとする様々な研究に不可欠なツールやヒントとなり、今后の再生医疗研究を含む多様な分野への贡献が期待されます。

概要

両生类のイモリは、非常に高い再生能力を持っていることで知られ、再生医学や発生生物学における重要な実験动物として1世纪以上の研究の歴史を持っています。なかでも、繁殖や饲育が简便なイベリアトゲイモリ（Pleurodeles waltl）は新しいモデル生物として脚光を浴びています。実験室での飼育や繁殖が容易なイベリアトゲイモリの有用性に着目した日本人の研究者でコンソーシアムを作り、飼育システムの確立、近交系の確立、高効率のゲノム編集法の開発など研究基盤の構築を推進してきました。現在では、イベリアトゲイモリは画期的な新興モデル生物として世界中の研究者から注目を浴びており、研究者人口が急速に増えています。しかし、イベリアトゲイモリには、ゲノムが巨大などの理由で研究の基盤となる遺伝子の情報がほとんど整備されていないという問題がありました。今回、基礎生物学研究所の重信秀治教授ら、鳥取大学医学部の林利憲准教授（現 広島大学教授）ら、琉球大学大学院医学研究科の松波雅俊助教ら、ほか広島大学、中央大学、産業技術総合研究所、九州大学、学習院大学の研究者から構成される研究チームは、イベリアトゲイモリの網羅的遺伝子カタログ作成に成功しました。各研究室から持ち寄った29種類もの多様なイベリアトゲイモリ試料からRNAを抽出し、次世代シーケンシング#3技术による搁狈础-蝉别辩#4法により遗伝情报を解読しました。得られた配列情报を大型计算机で解析することにより、202,788个のイベリアトゲイモリの遗伝子モデル＃5を构筑しました。これらのモデルを検証したところ、イベリアトゲイモリが保有する全遗伝子の约98％をカバーする网罗性の高い高品质の遗伝子カタログであることが确认されました。さらに、研究チームは、この遗伝子カタログを世界中の研究者と共有するためのポータルサイト“颈狈别飞迟”()を开设しました。颈狈别飞迟では遗伝子カタログに加えて、ゲノム编集のプロトコルなどイベリアトゲイモリの研究リソース情报を无料で提供しています。本研究によって作成された遗伝子カタログを利用することで、ゲノム编集や、次世代シーケンサーを用いた遗伝子の発现解析など、イベリアトゲイモリを用いた研究が格段にスピードアップすることが期待されます。これにより、再生医疗や発生生物学はもちろん、癌研究、干细胞生物学、生殖生物学、进化学、毒性学などの研究分野でイモリを活用した研究が大きく発展することが期待されます。

本研究成果は、国際科学誌「DNA Research」に掲載されました。

语句説明

#1 モデル生物
研究者が解明したい生命现象を研究するために、解析しやすい特徴を备えた生物。一般に、饲育や繁殖が容易、実験手法が确立されている、遗伝情报が整备されているなどの特徴を持つ。代表的なモデル生物として、大肠菌、酵母、マウス、メダカなどが知られている。特定のモデル生物を多くの研究者が共通して研究することにより、情报の共有や知见の统合が容易となる。

#2 イベリアトゲイモリ (Pleurodeles waltl)
スペインのイベリア半岛原产の大型のイモリ（最大30肠尘になる）。一年以内に成体になり、年间を通じて大量の卵を产む。

#3 次世代シーケンシング
2000年代后半から発展してきた新规の塩基配列解読技术。超并列にシーケンス反応を行うことで、数亿断片を一度に読むことができる画期的な顿狈础シーケンス技术である。従来の方法に比べて安価でより大规模な塩基配列が解読できる。

#4 RNA-seq
次世代シーケンシング技术によって网罗的に転写产物を解読する手法。得られた配列情报から遗伝子の同定やカタログ化ができるだけでなく、遗伝子発现量の定量も可能である。

#5 遺伝子モデル（の構築）
本研究では以下の方法で、搁狈础-蝉别辩の配列情报から遗伝子构造を推定（遗伝子モデルの构筑）した。本研究で用いた次世代シーケンサーはショートリード型シーケンサーと呼ばれ、この手法で取得できる遗伝子情报はたかだか100塩基程度の长さの短い断片である。通常遗伝子の転写产物の长さは2?4千塩基あるので、短い断片をつないで元の构造を再构筑する作业が必要となる。この过程をアセンブルと呼び、再构筑されたひとつながりの配列をコンティグと呼ぶ。次に、これらのコンティグから、タンパク质をコードする领域（オープンリーディングフレーム）を推定する。本研究では、次世代シーケンサーから得られた约12亿个の配列断片から、1,395,387个のコンティグを构筑し、さらにその中に、202,788种类のタンパク质をコードする遗伝子の构造を推定した。

イベリアトゲイモリ

イベリアトゲイモリ

论文情报

  • 掲載雑誌: DNA Research
  • 論文題目: A comprehensive reference transcriptome resource for the Iberian ribbed newt Pleurodeles waltl, an emerging model for developmental and regeneration biology
  • 著者: Masatoshi Matsunami1, Miyuki Suzuki2, Yoshikazu Haramoto3, Akimasa Fukui4, Takeshi Inoue5, Katsushi Yamaguchi6, Ikuo Uchiyama6, Kazuki Mori3, Kosuke Tashiro7, Yuzuru Ito3, Takashi Takeuchi8, Ken-ichi T Suzuki2,6, Kiyokazu Agata5, Shuji Shigenobu6*, and Toshinori Hayashi8*
    所属： 1. 琉球大学大学院医学研究科、2. 広島大学大学院理学研究科、3. 産業技術総合研究所、4. 中央大学理工学部生命科学科、5. 学习院大学理学部生命科学科、6. 基礎生物学研究所、7. 九州大学大学院、8.鳥取大学医学部生命科学科、*: 責任著者
  • DOI: 10.1093/dnares/dsz003

研究サポート

本研究は文部科学省科学研究費助成事業（JP16H06376 to K.A., JP16H0125 and JP16K08467 to T.H., JP17J04796 to M.S., JP16K18613 to M.M., JP17K14980 to Y.H., JP16H04794 to T.T., and JP15K06802 to K.T.S.）のサポートを受けて実施されました。また、基礎生物学研究所のモデル生物?技術開発共同利用研究の一環として実施されました。

【お问い合わせ先】

基礎生物学研究所 生物機能解析センター

教授 重信 秀治

TEL: 0564-55-7672

E-mail: shige＊nibb.ac.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)

鸟取大学医学部生命科学科生体情报机能学讲座生体情报学分野

准教授 林 利憲 (現 広島大学両生類研究センター 教授)

TEL: 082-424-7328

E-mail: toshih2＊hiroshima-u.ac.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)

琉球大学大学院医学研究科先进ゲノム検査医学讲座

助教 松波 雅俊

TEL: 098-895-1766

E-mail: matsu＊med.u-ryukyu.ac.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)

広島大学大学院统合生命科学研究科

基礎生物学研究所 新规モデル生物開発センター

特任准教授 鈴木 賢一

TEL: 082-424-7448

E-mail: suzuk107＊hiroshima-u.ac.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)

中央大学理工学部生命科学科

教授 福井 彰雅

TEL/FAX: 03-3817-7201

E-mail: fukui＊bio.chuo-u.ac.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)

产业技术総合研究所　创薬基盘研究部门

主任研究員 原本 悦和

TEL: 029-849-1501

E-mail: y.haramoto＊aist.go.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)

学习院大学理学部生命科学科

教授 阿形 清和 (現 基礎生物学研究所長)

助教 井上 武

E-mail: kiyokazu.agata＊gakushuin.ac.jp (注：＊は半角@に置き換えてください)

掲載日 : 2019年04月25日


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