アスペルギルスにおける再帰的な異所性遺伝子変換がDNA変異、遺伝子喪失、および新規遺伝子形成を増加させる

科学分野:

• ゲノミクス
• 分子進化
• 菌類遺伝学

背景:

• 遺伝子変換は、生命全体にわたる遺伝的変化の既知の駆動力である。
• 産業的および病原性において重要な菌類の属であるアスペルギルスにおけるその役割は、ほとんど探求されていない。
• アスペルギルスにおける遺伝子変換の理解は、菌類の進化と適応に光を当てることができる。

研究 の 目的:

• アスペルギルス・フラバスおよびアスペルギルス・オリゼにおける遺伝子変換の発生とその影響を調査すること。
• これらの菌類種における遺伝子変換のメカニズムとその結果を解明すること。
• アスペルギルスにおけるゲノム進化と種分化への遺伝子変換の寄与を評価すること。

主な方法:

• A. flavus および A. oryzae の染色体1上の相同遺伝子の系統解析。
• 突然変異およびDNA欠失を含む遺伝子変換イベントの同定と特徴付け。
• 変換の影響を受けたゲノム領域と影響を受けていないゲノム領域の比較分析。
• ヌクレオチド置換および祖先遺伝子内容の推定。

主要な成果:

• 両種において相同遺伝子間で頻繁な異所性遺伝子（DNA）変換が観察された。
• 変換イベントは、塩基対から数百塩基対に及ぶ点突然変異およびDNA欠失と関連していた。
• A. oryzae における変換遺伝子は、連続した重複遺伝子として配置された新しい遺伝子を形成する、停止コドンによって繰り返し分割された。
• 変換の影響を受けた領域は、影響を受けていない領域と比較して、有意に高い置換率および遺伝子喪失率を示した。

結論:

• 遺伝子変換は、アスペルギルスにおけるゲノム不安定性と加速された進化の主要因である。
• 予測されるDNAループ機構が、異所性遺伝子変換と関連する突然変異を促進する。
• 遺伝子変換は、アスペルギルス系統における種分化を促進する可能性のある新規遺伝子を生成するための効果的な経路を提供する。