Turnover of mammal sex chromosomes in the Sry-deficient Amami spiny rat is due to male-specific upregulation of Sox9

Miho Terao, Yuya Ogawa, Shuji Takada, Rei Kajitani, Miki Okuno, Yuta Mochimaru, Kentaro Matsuoka, Takehiko Itoh , Atsushi Toyoda, Tomohiro Kono, Takamichi Jogahara, Shusei Mizushima, and Asato Kuroiwa

PNAS (2022) 119, e2211574119 DOI:10.1073/pnas.2211574119

プレスリリース資料

北海道大学大学院理学研究院の黒岩麻里教授らの研究グループは、Y染色体とSry遺伝子をもたないアマミトゲネズミ（Tokudaia osimensis）という哺乳類種を対象に、世界で初めてSry遺伝子なしにオスが決定される仕組みを解明しました。

ヒトを含む哺乳類のほとんど全ては、男性（オス）はY染色体をもち、Y染色体上のSry遺伝子により性が決定されます。ほんの少数の種において、Sry遺伝子がなくてもオスが生まれる例が報告されていますが、その性決定の仕組みはまったく明らかにされていませんでした。アマミトゲネズミは奄美大島のみに生息する日本の固有種で、国の天然記念物及び国内希少野生動植物種に指定されています。Y染色体が消失していることから、性染色体はX染色体1本のみをもつXO/XO型です。本種がY染色体をもたないことは、1970年代から知られていましたが、材料が希少であることから、長年にわたり研究が困難な状況にありました。研究グループは、保全生態調査、ゲノム解読、情報解析、ゲノム編集解析などを専門とする国内の研究者らの協力を得て、アマミトゲネズミのゲノム中の雌雄差を網羅的にスクリーニングし、唯一残されていた性差があるゲノム領域を特定しました。

性差のある領域が見つかったのは、1本のみ残されたX染色体ではなく、常染色体（3番染色体）上に存在するSox9遺伝子の上流でした。この領域では、17 kbの配列の重複をオスのみがヘテロでもつことが明らかになりました。重複配列を詳しく解析した結果、Enh14とよばれるエンハンサー配列が含まれることがわかりました。つまり、エンハンサーを含む配列が重複しているとオスに、重複していないとメスになることが予測されました。しかし、アマミトゲネミの生体材料を用いた研究は不可能であるため、アマミトゲネズミのエンハンサー重複配列をもつマウスをゲノム編集技術により作り出すことに成功しました。重複配列をもつマウス胚では、XXでありながら卵巣に精巣分化を引き起こす遺伝子発現が確認されました。この結果は、この重複配列が性決定に働き得ることを示すものです。

Sry遺伝子に依存しない哺乳類の性決定メカニズムの解明は、世界で初めてです。さらに、遺伝子そのものではなくエンハンサーという遺伝子調節領域により性が決定されるという発見も、大変珍しいものです。また、アマミトゲネズミでは常染色体が新しい性染色体へと進化していることが明らかになりました。このように、新しい性染色体が進化することを性染色体の転換（ターンオーバー）とよび、哺乳類における性染色体のターンオーバーはこれまでに報告がなく、これも世界で初めての発見です。以上のように、本研究は世界的にも大変インパクトの大きいものです。

本研究は，日本学術振興会科学研究費助成事業「新学術領域研究『学術研究支援基盤形成』」の「先進ゲノム解析研究推進プラットフォーム『先進ゲノム支援』(PAGS)」（16H06279）、日本学術振興会科学研究費補助金・基盤研究（B）（課題名：シス因子による哺乳類の新しい性決定メカニズムの解明，代表者：黒岩麻里）（22H0266702）、基盤研究（B）（課題名：有胎盤哺乳類におけるSRY遺伝子に依存しない新しい性決定メカニズムの解明，代表者：黒岩麻里）（19H03267）、日本学術振興会科学研究費助成事業「新学術領域研究『ゲノム・遺伝子相関』」（26113701）の支援を受けて行われました。

なお、本研究成果は、日本時間2022年11月29日公開のThe Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS, 米国科学アカデミー紀要) 誌に掲載されました。

▶ 本成果がPNAS同号の「In This Issue」で紹介されました。

「先進ゲノム支援」では支援活動の一環として情報解析講習会を開催しています。
今年度第2回目となる今回は、中級者向けです。プログラミング言語「Python」を用いた塩基配列データの扱いや多変量解析等のプログラミング実習を中心に、以下の要領で開催いたします。
本講習会は、先進ゲノム支援(PAGS)、生命情報・DDBJセンター(DDBJ)が合同で開催いたします。

日時：
  1日目：2022年12月15日（木）12：10 ～ 18:00
  2日目：2022年12月16日（金） 9：20 ～ 18:00

会場：Zoomウェビナー　※現地開催はございません。

講習内容：プログラミング言語「Python」を用いた塩基配列データの扱いや多変量解析等のプログラミング実習を中心に実施。

想定スキルレベル： 情報解析中級者

募集人員： 200名
・これから自分で実践的にバイオインフォマティクス関連のプログラミングをしようと考えている方。
・基本的なLinuxコマンドやPython言語の知識を身につけていることを前提とします。
・応募者多数の場合は、先進ゲノム支援における支援依頼者を優先します。
・各自のPCをご用意ください（memory 8GB以上、空きHDD容量30GB以上あれば、Windows10/11、Mac、Linuxいずれも可）。
・講習ではJupyter notebookを用いてPythonの講習を行います。
・事前に必要なソフトウェア (Pythonのモジュール) を各自のPCにインストールしていただく必要があります。

参加費用： 無料
申込締切： 2022年11月25日(金)

※ 申込方法・講習スケジュール等、詳細につきましては以下のURLをご覧ください。
https://www.genome-sci.jp/whatsnew/event/news20221109.html

The Thing Metabolome Repository family (XMRs): comparable untargeted metabolome databases for analyzing sample-specific unknown metabolites

Nozomu Sakurai*†, Shinichi Yamazaki†, Kunihiro Suda, Ai Hosoki, Nayumi Akimoto, Haruya Takahashi, Daisuke Shibata and Yuichi Aoki*
*　責任著者、†筆頭著者

Nucleic Acids Research (Database Issue) 2022 November 24 DOI:10.1093/nar/gkac1058

プレスリリース資料

情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所、かずさDNA研究所、東北大学東北メディカル・メガバンク機構、株式会社さくら科学、京都大学の共同研究チームは、特定の生物に存在する未知の化合物を探索できるデータベースを開発し、公開しました。

研究チームは、生物をはじめとする試料中の化合物成分を網羅的に検出する「メタボローム解析」の技術を用いて、動植物・微生物・食品・環境サンプル・工業製品など、合計1000種類を超える様々な試料を分析し、本データベースを構築しました。このデータベースにより、試料から検出された既知・未知化合物成分を任意の試料間で比較することが可能になったのです（万物メタボロームレポジトリ等）。

論文では、本データベースを用いて化合物とゲノム情報を統合解析することで、特定の植物種に特異的な代謝経路上の化合物とその代謝に関与する遺伝子候補を選抜した活用例などを報告しています。

本データベースによって、生理活性などに基づいた精製・構造決定という、個別成分の「ボトムアップ型」の従来の研究アプローチに加え、バイオインフォマティクスを用いて化合物世界の全体像から未知の化合物 を選びだす「トップダウン型」の研究アプローチが可能となりました。

今後、未知の有用化合物やマーカー化合物の発見など、研究分野を超えた本データベースの活用が期待されます。

本研究は、平成29年度 科研費 基盤(C)（17K07810 日本学術振興会）、JST、CREST「[植物頑健性]環境変動に対する植物の頑健性の解明と応用に向けた基盤技術の創出」 「根圏ケミカルワールドの解明と作物頑健性制御への応用」（JST、JPMJCR17O2）、戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）「スマートバイオ産業・農業基盤技術」 （管理法人：生研支援センター）、ライフサイエンスデーターベース統合推進事業　統合化推進プログラム（科学技術振興機構）、循環器疾患・糖尿病等生活習慣病対策実用化研究事業（AMED）、ナショナルバイオリソースプロジェクト（NBRP）の支援を受けて行われました。

本研究成果は「Nucleic Acids Research (Database Issue)」に2022年11月24日（日本時間）に掲載されました。

▶ 食品メタボロームレポジトリ（食レポ）

▶ 植物メタボロームレポジトリ（植レポ）

▶ 万物メタボロームレポジトリ（ものレポ）

ゲノムダイナミクス研究室の飯田史織さん（総研大遺伝学専攻D3･SOKENDAI特別研究員) が、2022年9月28日～9月30日に函館で開催された、第60回生物物理学会年会で口頭発表･ポスター発表をおこない、学生発表賞を受賞しました。

受賞ポスタータイトル：

　Single-nucleosome imaging reveals steady-state motion of interphase chromatin in living human cells

▶ 日本生物物理学会：学生発表賞受賞者

▶ 学会HP：第60回生物物理学会年会

▶ ゲノムダイナミクス研究室　前島研究室