氏 名 讃 海 東 授 与 した 学 位 博 士 専攻 分 野 の名 称 学 術 学位授 与番号 博 乙第 学位 授 与 の 日付 平成 23年 学位 授 与 の要 件 博士 の学位論文提 出者 4 3 5 5号 3月 25日 ( 学位規則第 5条第 2項該 当) t i pl ea na l ys e so ft h eme c ha ni s mo fbi o l o g l C a le v ol u t i o nut i l i z i ngDNAa ndp r o t e i ns e que nc e s 学位 論 文 の題 目 Mul ( DNAおよびタンパ ク質の配列情報を利用する生物進化メカニズムの多角的解析) 論文審査委員 教授 妹尾 昌治 教授 尾坂 明義 教授 大槻 高史 学位論文内容の要 旨 Ba c k gr ound:Unde r s t a nd i ngDNAa ndpr o t e i ne vo l ut i o ni so fc e nt r a li mpor t nc a ei nt he丘e l dsofmo l e c ul a re vo l ut i o n,c o mpa r a t i v e ge no mi c sa nds t r uc t ur lbi a ol o gy.Uni q uet o o l st oi nve s t l g a t eS Pe C i e se v o l ut i o n,S e ne s c e nc e ,g e n e t i cd i s e a s e s ,d ugt r a r g e t sa nds o c i a l l i f e s yl t ewi l lbepr o ide v d斤o mt her e s ul t s .A l a r genumbe ro fg e no me s c a l eda t a ,whi c ha r en o wa va i l a bl e舟o m da t a ba s e s ,ha ve e na b) e dt or e t e s ts o mea s s ump t l O nSa bo utDNAa ndpr o t e ne i vo ] ut i o n. Fo re xa mpl e , t hei nt r ons e a r l yv e r s usi n t r o ns l a t ede ba t ef o ri t s no A t he re xa m pl e , i n2 005 , Nat u r epu bl i s he dapa pe rr e po r t i ngag e ne r a lt r e nd o r l g l nS t i l lc o nt i n ue swhi l ei n t r o nswe r ef o undi n1 977. o fa mi noa c i dc ha ng e sd ur ingp r o t e i ne vo l ut i o nbu tt h et r e ndma yno ts u i tf o rt hepr o t e i nse nc ode dbys o meo r g a ne l l eg e no me s ,s uc h a sm it o c ho nd r i a .He nc e ,DNAa ndpr o t e i ne vo l ut i o ns ho ul dber e a na l y z e dw it hma nye l e me nt si nt e g r a t e dt o g e t he rund e rane w t he o r y.Evo l ut i o ni sbo t ht hef a c ta ndt he o r y, t hus , t hemo l e c ul re a vo l ut i o na r ye x pe ime r n t ss ho ul dbei mpr o v e d. Me t ho ds :Tos t ud y皇 n t r o nso ng l n,t heE又o nht r o nht e r g e nda t a ba s eo fv a io r uso r g a ni s msi sdo wn lo a de d舟o m va io r uspubl i c ,T T L eS i i ml a it r yc ha ngei nt henuc l e o t i dec o mpos i t i o npa t t e mo fi nt e r g e ni cr e g i o ns ,e 又o nr e io g nsa ndi nt r o nr e io g nsi s we bs i t e s a na l yz e da tc h r o mo s o ma He ve ) .Toe x pl o r eDNA a n dPr o t e i ne vo l ut i o n,t hemi t o c ho nd r i a lg e no me so fph y) o g e ne t i c a l l yr e l a t e d s pe c i e sa r es e l e c t e d.A llt hes e q ue nc e sa rec o mpa r e dt hr o ug ht h r e et a xame t ho d・Thea i noa m c i da ndba s es u bs t i t u t i o nma t r i c e sa re , c o ns t uc r t e d.Re ga r d i ngt hec ha ngei nbi o l o gl C a lf unc t i o nsr e s u l t i ng舟o mpr o t e ne i vol ut i o n,t woa s pe c t sa r ef oc us e d.Fo rpr o ka r y o t e s o nes t r a i no fS.t he r mo phi b i si s ol a t e d斤o m yo g ur tc ul t ur ea n dt e s t e dt ober e s i s t a n tt omos tc ur r e n ta nt i bi o t i c s .Thee fe c to f ho r i z o nt a lg e net r a ns f e ro na n t i bi o t i cr e s i s t nc a ei sa na l y z e d.Ne i g h bo r j o i ni ngwe i ht g e dt r e ea r ec o ns t uc r t e dus i ngd i fe r e n tdi s t nc a e me a s u r e s .h e u ka r y o t e s ,mo r et ha n40, 000pa pe r so nt hei nc r e a s e ds us c e pt i bi l i yt t ot hec a nc e r sa s s o c i a t e dwi t ha mi noa c i d s u bs t i t u t i o nsa res u ve r ye d.Fi na l l y ,t hes t ud yo nt hei mpr o ve me nto fmo l e c ul a re vol ut i o na rye x pe ime r n t si spe r f o r me d,i nc l ud i ng s i t e di r e c t e dml l t a g e ne S i s ,DNAt r a ns f b ma t i o na ndvi nl Se V Ol u t i o n・ Re s ul t sandc o nc l us i o n:Thema i nf i nd i ngsi nt hi ss t ud ya r ea sf o l l o wl ng. 1 . Thel a r g e s c a l er a n do mune q ua lc r o s s o ve ri ne u ka r y o t eme i o s i sha sf ue l e ds pl i c e os o ma li nt r o ns . e r t e b r a t e s )a nd 2.DNAe vo l ut i o npr o c e e dst h r o ug ht wowa ys :Ct oT( c a us e db yDNAme t h yl t r a ns f e r a s e ,whi c hma in lye xi s t e di nv At o Gs l l bs t i t ut i o n( whi c hi nc r e a s e dl i ne a r l yw it ht h eA/ Gg r a di e n t ) . 3. Thet r e ndo fpr o t e i ne vo l ut i o ni sc o nt r o l l e dbyt hes i mpl et r e ndo fc o di ng DNAe vol ut i o n. nd,wh i c h 4.Cysc o nt e nti sf o undt obei nc r e a s e di na ] ]s pe c i e sd ur ingt hep r o t e i ne vo l ut i o n.TwoCysw il lf o r m adi s ul Gdebo c o nt r i bu t e st os t a bi l i z a t i o nso ft hes t uc r t u r eo fpr o t e i r L Sa ndt he r e bye nha nc e st he i rf unc t i o na l i y. t 5・Ho r i z o nt a lg e n et r a ns f e ri nd uc e dt hea nt i bi o t i c sr e s i s t a nc ei nS.t he nno phi l w ne nz me y 6・DNAme t hy ] t r ns a f e r a s ei sc o ns i d e r e dt oa fe c tpr o t e i ne v o l ut i o n,whi c hwi l lpr o mo t eva io r usc a nc e r sp r e va l e nc e ,t husa i nhi bi t o rc a nbeapo t e nt i a lc a nd i da t ef ♭rc a nc e rt h e r a py . 7・Ba s i ct e c mi l q ue sa r ei mpr o ve df o r mol e c ul a re vo l l l t i o na r ye xpe r i me nt ,i nc l ud i ng mul t i ba s es i t e di r e c t e d mu t a g e ne s i s ; he t e r o g e ne o usDNAt r a ns f o r ma t i o nv iana no ma t e ia r l sa ndi nt e r ho s te vo l u t i o nofv ir uS . Ourr e s lt u ss ug g e s tt ha tmt DNAma yo r l g l nVe r yr e C e n t l y ・Se c o nd,mi t o c ho ndr i a lg e no mee vo l ut i o nma yI mpl yg) o ba )Wa rmi ng Dy ma ic m s ・Thi r d ,t hee v ol u t i o no fc hl o r o pl a s t sge no me ,j us tl i ket hem it i c ho ndr i lg a e no me ,i st ho ug htt obeo ig r i na t e df ro m i nde pe nde n to r g a ne l l e ・Fo ur t h,t hel i br a r yf o rp53-1 t a n t SS ho ul dbec o ns t uc r t e d.Fi th,t f hei l1 n i bi t o ro fDNAme t h yl t r a ns f e r a s ew iI l bee x pl o r e dt oc o nt r o lt her i s ko fva r i o usc a nc e r s . 輪文審査結果の要旨 D N Aおよびタンパク質の配列か ら抽出される情報には色々な発想が必要となる。本論文では、生物の 分子進化の観点か ら、このような情報を抽出するバイオインフォマティクス的技術の開発を多角的に試 みて以下のような解析結果を得ている。 1 .ゲノム配列中で、転写される領域やタンパク質をコー ドする領域 に着眼 し、イ ン トロンの存在比 率など種々の場合分けを考 えた比率をパ ラメータとして考えると、同一種内でも染色体 によ りイ ン トロンとエクソンの比が著 しく異なっていること、性染色体ではイ ン トロンが最 も少な くなっ ていること、さらに減数分裂の際に起 こる遺伝子の交差 によ りイン トロンが増えていることが示 された。 2 .核内およびミ トコン ドリアの D N Aにおいて,タンパク質をコー ドする領域の配列において進化に D N A進化のプロセスはシ トシンか らチ ミンへの置換 とアデニンか らグ 従って塩基の変異を辿ると、 アニンへの置換が主となっていることが示された。特 に、シ トシンか らチミンへの置換について N Aメチル基転移酵素が脊椎動物では関与 していると考え られる。 はD 3 . 同時に進化を辿るとタンパク質の進化は前記の D N Aの進化 に単純に帰属する事が示された。 4 . 本論で調べた生物種においてはすべて、タンパク質中のシステイ ン残基の数が増える方向で進化が 進んでいる事が示された0 5 . トランスポゼース遺伝子のフイロジェネティツクな解析 によ り S t h e mo p hl ' J u sの抗生物質耐性 nf e r o c o c c 〟 Sか らの水平遺伝による事が示された。 は突然変異ではな く E 6 .D N A進化のプロセスは癌の雁恵の可能性を拡大することが示唆されることか ら I ) N Aメチル基転移 酵素の阻害剤は抗がん剤のデザイ ンを考える上で有効であることが示された。 このように膨大な配列情報を多角的に解析することによ り、分子進化 に関する情報を種々取得するこ とが可能であることが示された。これ らの情報解析技術を発展させることによ り,創薬や薬効の指針決 定などにも応用できると考えられるOまた、システムの構築によ り新 しい診断や治療に結びつけること ができるものとして有望であると認め、審査委員の全員が本論文を学位にふさわ しい論文であると評価 した。
© Copyright 2025 ExpyDoc