マウスが黒毛になるしくみ、四半世紀を経て解明

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江戸時代の愛玩用ねずみから受け継がれた遺伝子

2019-08-01 国立遺伝学研究所

■ 概要
マウス遺伝学の「ABC」をご存知でしょうか?a は黒色の毛色になる変異、bは茶色の毛色になる変異、cは 白色の毛色(アルビノ)になる変異です。このABCは、マウス遺伝学の黎明期にアルファベットの一文字で有名 な変異が順番に表記されたことに由来し、これらの変異を「古典的変異」と呼びます。黒色の毛色になる a はノンアグーチ(1)とよばれ、その原因は 1994 年の論文で報告されました。その論文によると、Agouti(2)遺伝子内に VL30 というレトロウイルス様配列(3) が挿入されたことで毛色が野生色の茶色から黒色に変化したとされ、今までの四半世紀の間、広く信じられてきました。
情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所の田邉彰研究員と小出剛准教授らの研究グループは、VL30 の挿入が原因ではなく、この配列の中にさらに入れ子状に挿入された別のタイプのレトロウイルス様配列(β4) が、黒色の毛色の真の原因であることをつきとめました(図 1)。また、この黒毛変異は日本産愛玩用マウス(4)を 起源としていることを発見しました(図 3)。この黒毛変異は現在の標準的な実験用マウス系統の多くに共通し てみられることも分かりました。
本研究成果は、マウス実験で古くから利用されている黒毛変異の理解を深めるとともに、レトロウイルス様 配列の挿入に起因する遺伝子変異のしくみおよびゲノム進化の理解に貢献すると期待されます。


図 1:アグーチ遺伝子へのレトロウイルス様配列挿入が引き起こす黒色の毛色 古典的変異であるノンアグーチは、2段階のレトロウイルス様配列の挿入により生じた。ア グーチ遺 伝子のイントロン(5)内にレトロウイルス様配列の VL30 が挿入されたが、アグーチの毛色に変化は生 じない。次に VL30 内にレトロウイルス様配列β4 が挿入されたことで、アグーチ遺伝子の発現が遮 断され、黒色の毛色が生じた。ゲノム編集によりβ4 配列のみを削除したβ4-del マウスと、 β4 を含 む VL30 全体を削除した VL30-del マウスは、ともに茶色のアグーチ表現型を示したことにより、β4 が黒色に毛色を変化させる主要な役割を果たしていることがわかる。

■ 成果掲載誌
本研究成果は、英国科学雑誌「Communications Biology」に 2019 年 8 月 2 日午前 10 時(英国夏時間)に掲載 されます。

論文タイトル: Nested retrotransposition in the East Asian mouse genome causes the classical nonagouti mutation (東アジアのマウスにおける内在性レトロウイルスの入れ子型挿入が古典的ノンアグーチ変異の 原因である)

著者: Akira Tanave, Yuji Imai, Tsuyoshi Koide (田邉 彰、今井悠二、小出 剛)

■ 研究の詳細
●研究の背景
マウスのノンアグーチ(黒毛)表現型は、アルビノ(白毛)やアグーチ(茶毛:野生色)といった代表的な毛色 のうちの一つで、一目で判別できることから様々なマウス実験で利用されています。標準的な実験用マウス系 統 C57BL/6(B6 と略する)をはじめとする多くの実験用マウスは黒毛の表現型を示します(図2)。黒毛の表現 型は、レトロウイルス様配列 VL30 が Agouti 遺伝子に挿入されたことで、遺伝子産物のアグーチタンパクの発 現が異常になることに起因すると考えられてきました。しかしながら、黒毛の原因と考えられた VL30 の挿入配 列の中には未知の配列も含まれており、アグーチタンパクの発現異常の分子メカニズムはよくわかっていませ んでした。

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