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ニュースレターのダウンロード先 (PDFファイル)

http://www.shigen.nig.ac.jp/shigen/news/

国内外のバイオリソースを巡る様々な問題や取り組みについて、国内外のバイオリソースを巡る様々な問題や取り組みについて、毎月ホットな話題をこのニュースレターで紹介していきます。
毎月ホットな話題をこのニュースレターで紹介していきます。

リソースセンター紹介

バイオリソース情報

NBRP
SHIGEN
WGR
JGR

No.17
No.19

ナショナルバイオリソース プロジェクト「メダカ」

http://www.nbrp.jp/
http://www.shigen.nig.ac.jp/indexja.htm
http://www.shigen.nig.ac.jp/wgr/
http://www.shigen.nig.ac.jp/wgr/jgr/jgrUrlList.jsp

成瀬 清 基礎生物学研究所バイオリソース研究室
三谷昌平 東京女子医科大学医学部

第2回
10月25-28日
バイオキュレーション 米国San JoseのDolce Hayes Mansionで行われます。
ミーテイングの開催 詳しくは以下のサイトをご覧ください。
http://biocurator.org/Mtg2007/
細胞工学 :「使ってみたい！バイオリソース大集合」が連載中です。
2006年11月号から2007年12月号まで14回に渡って、国内のバイオリソースを紹介します。

リソースセンター紹介 No.19

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ナショナルバイオリソースプロジェクト「メダカ」

遺伝学的な解析をおこなうことが出来る生物にとって染色体数とおなじ連鎖群を同定し、 ゲノム全体を覆うような連鎖地図を作成することはその生物を実験動物として確立する際のかなり重要なステップと考えられます。 メダカではDNA多型をもちいた多点連鎖解
析によってゲノム全体を覆う連鎖地図が作成されました。
メダカは遺伝的に均一な近交系が樹立されていましたし、 遺伝的に大きく異なる地域集団が同定されていましたので、 DNA上の多型を効率よく同定する方法さえ確立すれば効率的に連鎖地図を作成することが出来ると考えられました。
DNA多型を検出する方法として最初に用いられたのはRAPD法でした。 この方法によって作成した初めての連鎖地図が和田らによって1995年に報告されています。その後は AFLP法
や特定領域を PCRで増幅させ制限酵素処理することによって多型を検出する PCR-RFLP法によって24の連鎖群をもつ初めてのゲノムワイドな連鎖地図が2000年に成瀬らによって作成されました。現在ではSNP多型をもちいて2500あまりの遺伝子座による極めて正確な連鎖地図が作成されています。

http://www.shigen.nig.ac.jp/medaka/

成瀬清

基礎生物学研究所バイオリソース研究室 准教授

メダカは日本人に最もなじみの深い「さかな」のひとつと言えるかもしれません。江戸時代にはすでにヒメダカやシロメダカが記載され、夏の風物詩として浮世絵にも描かれています（図1）。メダカは田園風景になじむ親しみ深い愛玩動物として日本人に愛されると共に、非常に優れた実験動物として日本の研究者に古くから用いられてきました。 1916年にはメンデル遺伝が確認され、 1921
年には会田博士によって初めて限性遺伝が報告されています。
1953年に山本博士によって報告された人為的な性転換の成功も動物では初めての報告です。 これらの研究をうけて、メダカは遺伝学、生理学、内分泌学、発生学、環境科学等の幅広い分野で用いられてきました。 それらの研究によってメダカ自然集団がもつ大きな遺伝的多様性や近交系といわれる遺伝的に均一な系統が樹立されてきました。 メダカの祖先を探る研究からアジア地域の生物地理学にも貢献してきました。 メダカを用いて効率的な遺伝子導入技術が確立されたことも重要な出来事です。
梅園魚譜（江戸時代）（c）2

EST解析によるメダカトランスクリプトーム解析

モデル生物としての要求されるひとつの条件としてその生物が持つ転写産物のカタログ化があげられます。 その方法のひとつにEST解析があります。これはcDNAライブラリーを作成し、その中からクローンをランダムにピックアップし、 そのクローンの５ʻ側と３ʼ側の塩基配列を決定することで、 どのような転写産物が発生段階や組織ごとに転写されているのかをカタログ化する方法です。
メダカでは1998年から成瀬らが近交系HNIを用いてEST解析を開始しました。
相前後して国立遺伝学研究所を中心にHd-rR/d-rR系統もちいて大規模なEST解析がおこなわれました。
現在では22万あまりの配列が DDBJ / EMBL / Genbank
上に登録され、3万9千あまりのユニーク配列に整理されています。メ
ダカバイオリソースプロジェクトでは約13万クローン（1万3千種類以上のユニークな配列）を分譲することが出来ます。

（b）
（a）

左からシロメダカ、ヒメダカ、野生型
鈴木春信 「めだかすくい」

ゲノムワイドなメダカ連鎖地図の作成(a)丁斑魚（メダカ）
メダカニ色赤キアリ。ヒメダカト云。
(b)赤目高（アカメダカ） マタ白キヲ白メダカト云 。
(c)白麥魚（シロメダカ） 皇和魚譜（江戸時代）

図１ 江戸時代に描かれたメダカ
既にヒメダカやシロメダカが記載されています。
（名古屋大学掘研究室提供）

今回は2000年前後から展開されてきたゲノム全体を覆う連鎖地図の作成や大規模なEST解析、 ENUを用いた大規模な突然変異体の作成実験そしてメダカゲノム解析計画等を紹介するとともに、それらの研究によって開発されてきたリソースのCentralRepositoryとしてのメダカバイオリソースプロジェクトのあり方を論じてみたいと思います。

第2期NBRPの新規採択課題１３題が発表されました。
生物種としては、ホヤ、トマト、枯草菌、細胞性粘菌と理研BRCの一般微生物が仲間入りしました。
詳しくは、NBRPのホームページ http://www.nbrp.jp/ をご覧ください。

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5 第2期メダカバイオリソースプロジェクトの使命

ENUを用いた大規模な人為的突然変異体作成

特定の表現型がメンデル遺伝する突然変異体を大規模に作成し、 その表現型を担う遺伝子を同定することで、 多くの未知な生物現象の裏側に潜む分子メカニズムが明らかとなってきました。メダカ
でもゲノムワイドな連鎖地図の作成やBACライブラリーの作成ある
いはEST解析の進展に呼応するように突然変異体の大規模/網羅的な収集プロジェクトが日本を中心におこなわれました。
中でも阪大の近藤グループと内外の研究者の共同研究として開始された近藤
ERATOプロジェクトは最も大規模な人為的突然変異体作成プロジ
ェクトでした。 この研究計画によって480系統以上の突然変異体が樹立されています。このプロジェクト以外にも再生、体節形成、左右性の異常、 内胚葉系の器官形成等に異常をもつ突然変異体の同定が精力的におこなわれ、充実したゲノムリソースをもちいて次々に突然変異体の原因遺伝子が同定されています（図２）。

tacobo2007年4月からは第2期バイオリソースプロジェクトが始まりました。 基礎生物学研究所（中核機関）と新潟大学及び放射線医学総合研究所（サブ機関）の3機関が第2期バイオリソースプロジェクトの実施機関となりました。第2期では464系統のライブリソース（図4）に加えて、転写産物に由来するクローン（cDNA/ESTクローン）、ゲノム解析の過程で作成されたBACやFosmidなどのゲノム断片クローンなどのゲノムリソース、ゲノム塩基配列情報などの in silico 情報を統合的に提供するシステムの構築を開始しています。
第2期メダカバイオリソースプロジェクトの使命のひとつはCentral Repositoryとしての活動であると思います。 第1期のバイオリソースプロジェクトでは開発機関と提供機関がほぼ一致しており、 Repositoryとしての活動はそれほど目立つものではなかったよ
うに思います。

headﬁsh(FGFR1) 図２ メダカ突然変異体の例
特異的表現型を示す突然変異体が多数分離されています。headﬁshの原因遺伝子はFgfr1であることがポジショナルクローニング法によって示されました。
（武田研究室提供）

突然変異体の同定では名古屋大学の富田博士によって行われた自然突然変異体の長年にわたる研究を述べないわけにはいきません。
富田博士は自然集団に存在するまれな突然変異遺伝子を3世代交配することで同型接合化し、 極めてユニークな表現型を示す突然変異体を見いだしてきました。その総数は70系統以上に上ります。初期のポジショナルクローニングはこの系統を中心に行われました。 非常に
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面白いことにこれらの自然突然変異体の多くは転位因子によるものでした。 ここに突然変異の原因としての転位因子の重要性が端的に示されていると思います。メダカのDNA型転位因子である Tol2 は同じ小型魚類であるゼブラフィシュでの遺伝子導入個体作成において効果的かつ重要なツールとなっています。

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図4 メダカバイオリソースプロジェクトで提供されているメダカ系統
汎用系統、突然変異系統、遺伝子導入系統、各地の野生系統、近縁種など様々は系統の提供をおこなっています。

メダカゲノム解析計画

第2期では基礎生物学研究所が中核となったことで、 多くのメダカバイオリソースで開発者と提供者が別となりました。 このことは一見不便なようにも思われますが、開発者と利用者の間に生ずるであろう様々な利害の対立を提供者であるバイオリソースプロジェクト実施機関が調整することが可能になります。 またこのシステムが上手く機能すれば、提供されたバイオリソースを用いて開発された新たなリソースが再度、 バイオリソースプロジェクト実施機関に寄託され、利用者に提供されていくというサイクルにも繋がっていくと期待されます。
もちろんきちんと管理されたバイオリソースの迅速な提供も重要です。リソースの流通には知的所有権の対立をはじめとする様々な問題が発生することが考えられます。 あらかじめこのような問題点を明確化し調整することや、 MTA（系統の利用条件を定めた契約書）の締結等を出来るだけ電子化することで、 バイオリソースの提供を迅速化していきたいと考えています。このような活動によってより多くの研究者がメダカを材料として用いるようになり、 その研究から生命現象に対する新たな理解が生まれることを強く願っています。
第2期は始まったばかりでまだ十分に効率的なメダカバイオリソースの収集・保存・提供システムが出来ているとは言えませんが、少しずつしかし着実にシステムの整備をおこなっていきたいと思います。
皆さんもメダカを使ってみませんか？

メダカゲノムの塩基配列を全ゲノムショットガン法によって完全解読しようとする当時としてはかなり大胆な計画が2002年の秋にはじまりました。 この計画は国立遺伝学研究所と東京大学の共同研究として開始され、のちに理化学研究所、国立情報学研究所、新潟大学、慶應義塾大学が加わり、All Japan体制の研究となりました。
この背景には当然ながら前章で述べた突然変異体の大規模なスクリーニング計画があります。 突然変異体の原因遺伝子を同定する方法に「ポジショナルクローニング」 と言われる方法があります。 この方法では突然変異体の遺伝子座を含む詳細な連鎖地図をDNAマーカーによって作成し、BACライブラリーをスクリーニングし、 対象/候補ゲノム領域をBACクローンによって物理的に再現します。 次にBACクローンの全塩基配列を決定することで突然変異体の原因遺伝子と予想される遺伝子を同定するわけです。 さらに突然変異体と野生型の予想原因遺伝子を比較することで異なっている塩基を同定するという方法です。
この方法では長い時間と多くの費用が必要でした。 もしゲノム全体の塩基配列が決定されていれば突然変異体の詳細な連鎖地図を作成した段階でその中にふくまれる遺伝子の種類はすぐに判明することになります。 後は突然変異体のもつ遺伝子の塩基配列を決定し比較するだけで、 どの遺伝子のどの塩基が突然変異をおこしているかを同定することができます。 全
ゲノムの塩基配列が決定されれば突然変異体から原因遺伝子へという研究の流れは加速度的に進むと考えられました。
2002年秋に始まったメダカゲノ
図3メダカゲノムブラウザー（UTGB） ム解析計画は2004年には最初のゲノ
塩基配列情報、転写開始点情報、BAC / Fosmidのリンク情報等を ムアセンブリーデータ（http://medaka.utgenome.org/）
得ることができます。
（図3）が公開されました。 2006年にはドラフトレベルの解析が完了し、 2007年6月にゲノム進化を中心とした詳細なメダカゲノムの解析結果をNature誌へ発表することが出来ました。このメダカゲノム解析計画の成功によって、国内の研究者だけで十分に脊椎動物サイズのゲノム塩基配列を決定し、 遺伝子アノーテションをおこない、 それを公開するためのプラットホームを作ることが出来ることを内外に示すことが出来たのではないかと考えています。

編集後記 ： NBRPメダカ第1期の若松先生（名大）から第2期は成瀬先生がバトンを受けて4月早々から活動を開始していらっしゃいます。 成瀬先生はゲノム解析プロジェクトで中心的な役割を果たされただけあって、 紙面からはみ出しそうな勢いと情熱が伝わってきませんか。メダカゲノム解析の成功には、 近交系の樹立と、そのリソースの継続的保存が大きく貢献したことも事実です。
（Y.Y.)
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%LR5HVRXUFHQRZ2007年vol.3 8月発行