DNAの３次元構造が変異に影響する
東京大学 大学院新領域創成科学研究科の森下真一 教授らは、スタンフォード大学のアンドリュー・ファイヤー教授らとの共同研究で、ＤＮＡの３次元構造（ヌクレオソーム構造）がＤＮＡの変異に相関することを、メダカのＤＮＡを分析することで明らかにした。JST バイオインフォマティクス推進事業、文部科学省 特定領域研究 ゲノム４領域、米国国立衛生研究所（ＮＩＨ）の研究助成によって行われた研究で、米国東部時間12月11日に米科学誌「Science」 オンライン速報版で公開される。
メダカは、南日本由来系統と北日本由来系統の２系統のＤＮＡ塩基配列の間には「１塩基多型(ＳＮＰ)」がＤＮＡ配列全体の3.4％、約1600万個存在することが分かっていた。それぞれの系統のメダカは交配可能だが、この変異はチンパンジー・ヒ ト間のＤＮＡ変異率1.2％を大きく上回る。そのため、種内の遺伝的多様性（個体差）が生まれる過程を研究する上で有用なモデル生物とし て注目されている。
今回の研究では、超高速ＤＮＡ解読装置を使って、メダカのヌクレオソーム構造をＤＮＡ全体にわたって網羅的に分析した。その結果、遺伝子の転写開始点の下流にあるヌクレオソーム構造が、ＤＮＡ変異の周期性を引き起こす要因となっていることを突き止めた。
遺伝子はＤＮＡ配列から「転写」されることで機能する。そのため、例えば転写開始点周辺に１塩基置換のような変異が起きると、遺伝子の働きに影響する。研究グループでは、転写 開始点の周辺で起きた１塩基置換や塩基配列の挿入削除による変異の分布を調べた。すると、特徴的な周期的変動が見つかった。転写開始点下流約２００塩基、 ４００塩基、６００塩基の位置で挿入削除率は上昇し、逆に１塩基置換率は約１００塩基、３００塩基、５００塩基の位置で上昇することが分かった。
今回の研究は、この転写開始点下流に存在する２００塩基の周期性が、ＤＮＡが細胞内でコンパクトに折りたたまれる高次構造に相関することを明らかにしたというもの。
ＤＮＡは「ヌクレオソーム」という構造を単位として折りたたまれコンパクトな３次元構造を取る。（図）。
この研究では、メダカの胞胚（受精後６〜８時間の卵）からヌクレオソーム構造を取るＤＮＡ塩基配列を抽出し、ＤＮＡのどの領域がヌクレオソームへと構造化されているかを分析した。その結果、転写開始点下流約１００塩基、３００塩基、５００塩基の位置 を中心としてヌクレオソームコアが存在する傾向にあることが分かり、この構造がＤＮＡ変異の周期性を引き起こす要因となっていることが分かった。
ＤＮＡ配列を折りたたむヌクレオソーム構造が遺伝子の転写や遺伝的多様性にどのように関わっているのか、その具体的なメカニズムはまだよく分かっ ていないという。
引用元: ＤＮＡの３次元構造が生物進化に影響する.（超高速シークエンサーとバイオインフォマティクスによる科学的発見）
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