比較ゲノム解析により解明されたシンビオディニウム属渦鞭毛藻類のイントロン大規模増加
単細胞真核藻類のシンビオディニウム属渦鞭毛藻類は核ゲノムに多数のイントロンを持つことが知られているが、それらのイントロンが“いつ、どのように増加したか”は分かっていない。そこで、このイントロン進化を解明するために、本研究では公開されている9種類のシンビオディニウム属渦鞭毛藻類、近縁種Polarella glacialis、その他11種の真核生物の核ゲノム情報を使用し、真核生物に保存的な158遺伝子に挿入されているイントロン配列の比較を行った。その結果、シンビオディニウム属に特異的なイントロンは700個以上検出され、シンビオディニウム属へ分岐後に大規模なイントロン増加が生じたことが示された。また、Symbiodinium pilosumから検出されたイントロンの1つにトランスポゾン様の特徴が観測されたが、他のイントロンではその特徴は見られなかった。本発表では、これらの結果をもとにシンビオディニウム属渦鞭毛藻類で生じた大規模なイントロン増加について議論したい。
Comparative genomic analysis reveals massive intron gain in the dinoflagellate family Symbiodiniaceae.
Dinoflagellates of the family Symbiodiniaceae are unicellular algae that are symbionts of corals and other metazoans. These dinoflaegllates have a number of fascinating features such as their large genome size despite being symbiotic and their lack of nucleosomes. Another interesting feature is their large number of spliceosomal introns. For instance, the average number of introns per gene in Symbiodinium minutum is about 20, which is more than twice as many as in humans. Here, in order to understand the origin of this high intron density, we compared the exon-intron structure of 150 highly conserved orthologous genes of nine Symbiodiniaceae species, a closely related dinoflagellate Polarella glacialis, and 11 other eukaryotes. As a result, more than 700 intron gains in Symbiodiniaceae and 155 intron gains in P. glacialis were detected. The rate of intron gain was highly elevated in the common ancestor of Symbiodiniaceae. Moreover, we found evidence that amplification of DNA transposons is at least partly responsible for the burst of intron gain in Symbiodiniaceae. Our results offer new insights into intron evolution in eukaryotes and into the genome evolution of Symbiodiniaceae.
比較ゲノム解析によって明らかとなったシンビオディニウム属渦鞭毛藻類の大規模なイントロン増加
単細胞真核藻類のシンビオディニウム属渦鞭毛藻類は核ゲノムに多数のイントロンを持つことが知られているが、それらのイントロンが“いつ、どのように増加したか”は分かっていない。そこで、このイントロン進化を解明するために、本研究では公開されている9種類のシンビオディニウム属渦鞭毛藻類、近縁種Polarella glacialis、その他11種の真核生物の核ゲノム情報を使用し、真核生物に保存的な158遺伝子に挿入されているイントロン配列の比較を行った。その結果、シンビオディニウム属に特異的なイントロンは700個以上検出され、シンビオディニウム属へ分岐後に大規模なイントロン増加が生じたことが示された。また、Symbiodinium pilosumから検出されたイントロンの1つにトランスポゾン様の特徴が観測されたが、他のイントロンではその特徴は見られなかった。本発表では、これらの結果をもとにシンビオディニウム属渦鞭毛藻類で生じた大規模なイントロン増加について議論したい。
シンビオディニウム属渦鞭毛藻類にみるイントロン獲得・増加のメカニズム
単細胞藻類であるシンビオディニウム属渦鞭毛藻類は核ゲノムに多数のイントロンを持つことが知られ、1遺伝子あたりに平均して20個程度と、ヒトの2倍以上挿入されている。また、このイントロンの増加はシンビオディニウム属に分岐後に生じたとされ、最近発生した進化イベントと考えられている。この大量のイントロンの獲得・増加がどのようなメカニズムで生じたのか、また真にシンビオディニウム属の分岐後に生じたのかは分かっていない。本研究では9種類のシンビオディニウム属渦鞭毛藻類、近縁種Polarella glacialis、複数の真核生物を対象に、真核生物に保存的な150遺伝子に挿入されているイントロン配列を比較することで、シンビオディニウム属で生じたとされるイントロン進化の解明を目指した。結果として150遺伝子でシンビオディニウム属特異的なイントロンは700個以上検出され、シンビオディニウム属に分岐後に爆発的にイントロンが増加したことが示された。また、これらの配列には5‘末から10残基程度が保存的である傾向がみられた。本講演ではこれらの結果をもとにシンビオディニウム属渦鞭毛藻類のイントロン獲得・増加メカニズムを議論したい。