鱗翅目昆虫のゲノム進化を解読する： Dr. Jung Lee’s HiFi Sequencing Journey
PacBio SMART助成金を受賞した学習院大学の李先生が、HiFiシーケンス技術を用いて複雑なBombyx moriのW染色体の塩基配列を決定し、大きな飛躍を遂げました。この進歩は、鱗翅目昆虫における性決定システムの進化に光を当て、Fem-piRNA依存性決定システムがどのように進化したかをより正確に推定するものです。
「60 Seconds Genomics Bytes」で李先生のインタビューをご覧ください。
李 允求先生
学習院大学 理学部 生命科学科 嶋田研究室（生物遺伝資源学）
Q1) Bombyx mori のW染色体の塩基配列を決定することの利点について、特に鱗翅目遺伝学と関連して教えてください。
私は特に性染色体と性決定システムの進化に興味があります。B.moriのW染色体は、ノンコーディングRNAの一種であるpiRNAの供給源であることが知られています。W染色体に由来するFem piRNAは、男性性を決定するZ連鎖遺伝子であるMascの発現を阻害することで、個体の女性性を決定します。興味深いことに、この洗練された性決定システムは、Trilochavariansのような他のBombycid mothには共有されていません。W染色体解析は、性決定システムの進化、特にFem-Mascシステムの起源についての洞察を与えてくれるでしょう。
Q2) 現在の研究成果を踏まえて、今後どのような研究の方向性を描いていますか？
今後、さらに多くのBombycid mothのW染色体の塩基配列を決定したいと考えています。現在、 Bombycid mothの仲間でW染色体の塩基配列が明らかにされているのは、B. moriとT. variansだけです。この2種は系統学的にかなり離れているので、B. moriとT. variansの系統学的に中間的な種のW染色体を配列決定することは有益でしょう。このアプローチにより、Fem-piRNA依存性決定システムがどのように進化したかをより正確に推定できると考えています。
Q3) 予想外の発見や、特に遺伝的変異やデータ解析の課題に関して、大きなハードルはありましたか？
予想通り、B. moriのW染色体の約90％は繰り返し配列から構成されていることがわかりました。その結果、HiFi技術を用いても、W染色体を単一の連続した配列に組み立てることは不可能であり、さらなるアセンブリには大きな課題がありました。
Hi-Cシーケンスは一般的なスキャフォールディング法ですが、ショートリード技術に依存しているため、ショートリードのリード長を超える反復配列で覆われたW染色体ではその有効性に疑問が残ります。そこで我々は、代替アプローチとしてオプティカルゲノムマッピングに着目しました。超長鎖DNA分子を蛍光マーカーで標識し、狭い流路を通過させるこの手法は、W染色体を組み立てるのに理想的だと思われました。最終的に、この方法によってW染色体の塩基配列は、われわれが期待していたように一本鎖にまとめることができました。
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