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遺伝子を含むDNAのある領域が重複することで重複遺伝子ができる。重複遺伝子には、同一個体に、同じ遺伝子が2つ存在する。コピー直後の重複遺伝子を構成する各遺伝子はどちらも同じ機能を有するが、時間の経過とともに、各遺伝子が突然変異を受けて、発現部位や産出するタンパク質が変化する。

遺伝子を含むDNAのある領域が重複することで重複遺伝子ができる。重複遺伝子には、同一個体に、同じ遺伝子が2つ存在する。コピー直後の重複遺伝子を構成する各遺伝子はどちらも同じ機能を有するが、時間の経過とともに、各遺伝子が突然変異を受けて、発現部位や産出するタンパク質が変化する。

遺伝子のコピー「重複遺伝子」が起こす形態にかかわる進化機構を解明｜2009年 プレスリリース｜理化学研究所.

理化学研究所 植物科学研究センター 機能開発研究グループの花田耕介研究員らは、重複遺伝子による突然変異が生物の形態進化に関わっていることを解明したと発表した。アメリカの科学誌『Plos Genetics』オンライン版（12月23日付け：日本時間12月24日）に掲載された。

重複遺伝子とは遺伝子のコピーによって生じる遺伝子。進化に関係すると考えられているが、重複遺伝子を構成する各遺伝子が、どういった変化を受けて形態変化に関わるか関与するか、その全体像は明らかになっていない。

研究グループは、モデル植物であるシロイヌナズナを用いて、形態形成に関わる492個の重複遺伝子に着目し、統計的な解析を行った。

まず、重複した遺伝子の一方だけ欠損すると、それぞれまったく別の形態変化を示す重複遺伝子を163対、重複した遺伝子の一方だけ欠損するといずれも形態変化がほぼ同じである重複遺伝子235対、重複した遺伝子の両方を同時に欠損したときには形態変化を示すが、どちらか一方の遺伝子を欠損した時には形態変化を示さない重複遺伝子94対に分類した。

次に、分類した各重複遺伝子対について、分子レベルの変化率を調べた。全遺伝子の発現解析（mRNA転写パターン解析）を、組織や発生時期の違いなど634種類の異なる条件で行い、発現部位の変化率とタンパク質の変化率を求めた。

その結果、形態分離性が大きくなるにつれて、発現部位の変化率と産生するタンパク質の変化率の両方が高くなることが分かった。つまり、生物が進化する過程で、形態変化に関わる遺伝子機能を獲得するためには、コピー後の重複遺伝子を構成する各遺伝子が突然変異を受けて、発現部位を変えるか、産生するタンパク質を変化させることが重要であることが分かった。

これら2つの変化の相対的な寄与度は、発現部位の変化だけで形態変化を引き起こす重複遺伝子が3〜4割、産出するタンパク質の変化だけで形態変化を引き起こす重複遺伝子が6〜7 割だった。従って、タンパク質の変化の方が、形態進化を引き起こす際により頻度が高いことも明らかになった。

重複遺伝子と形態変化を解析する今回の成果を利用することで、重複遺伝子の各遺伝子の機能的な違いを知ることができ、可能となり、これまで分からなかった個々の遺伝子の機能解析が可能になる可能性があるという。

モデル植物の実験プロトコール―イネ・シロイヌナズナ・ミヤコグサ編 (細胞工学別冊―植物細胞工学シリーズ)

著者／訳者：島本 功 岡田 清孝 田畑 哲之

出版社：秀潤社( 2005-03 )

定価：￥ 4,200

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大型本 ( 324 ページ )

ISBN-10 : 4879622869

ISBN-13 : 9784879622860