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2010年8月23日 (月)

メタボローム解析を用いて生命維持機能(頑健性)の仕組みを解明

メタボローム解析を用いて生命維持機能
(頑健性)の仕組みを解明

平成22年8月18日
独立行政法人 理化学研究所

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 独立行政法人理化学研究所(野依良治
理事長)は、重複遺伝子※1と複雑な代謝
経路(ネットワーク構造)が、代謝産物の
恒常的な維持に重要な役割を果たしている
ことを発見しました。

 これは、理研植物科学研究センター(篠崎
一雄センター長)機能開発研究グループの
花田耕介研究員、代謝システム解析チームの
澤田有司研究員、平井優美チームリーダーら
による研究成果です。

 生物は数多くの遺伝子を持っていますが、
1つ1つの遺伝子を欠損させた変異体を構築
しても、その表現型はほとんど変化しない
ことが知られています。

 この現象から、生物には生命維持機能
(頑健性)が存在することが分かって
きました。

 その頑健性のメカニズムには、「重複
遺伝子による機能の相補」と「ネットワーク
構造に存在する代替経路による相補」が挙げ
られています。

 しかし、この2つの相補メカニズムの関係
性は明らかにされていませんでした。

 そこで、モデル植物であるシロイヌナズナ
の遺伝子を欠損させた1,976個の変異体で、
35種類の代謝産物の蓄積量をハイスルー
プット(短時間に大量処理)な液体クロマト
グラフィー質量分析計(LC-MS)解析※2を
用いて定量的に解析しました。

 その結果、複数の代替経路を持つ代謝産物
の生合成に関与する遺伝子には、同じ機能を
示す重複遺伝子がほとんど存在しません
でしたが、代替経路が少ない代謝産物の
生合成に関与する遺伝子には、同じ機能を
示す重複遺伝子が存在する傾向の高いことが
分かりました。

 これは、「重複遺伝子による機能の相補」
と「ネットワーク構造に存在する代替経路に
よる相補」の両方が、生命維持機能として
重要な役割を持ち、トレードオフの関係に
あることを示しています。

 本研究成果は、英国の科学雑誌『Molecular
Biology and Evolution』オンライン版
(8月20日付け:日本時間8月21日)に掲載
されます。
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またまた、難しい話ですね。
>その頑健性のメカニズムとして、「重複
>遺伝子による機能の相補」と「ネット
>ワーク構造に存在する代替経路による
>相補」が挙げられています(図1)。
>しかし、この2つの相補メカニズムの
>関係性は明らかになっていませんでした。
このことをメタボローム解析で少し明らか
に出来たというところでしょうか?

>これまで、重複遺伝子や代替経路による
>機能相補について、理論的な検証があまり
>されてきませんでした。
>近年、生物学の大きなチャレンジとして、
>生物をシステムとして理解する学問
>(システムバイオロジー)が盛んに行わ
>れています。
>システムバイオロジー分野をさらに
>推進するためには、この重複遺伝子や
>代替経路による相補メカニズムを取り
>入れることが重要だと考えられて
>います。今回の成果を基に、今後は、
>理論的なモデル構築が行われることが
>期待されます。
というところですね。

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