ヒトとチンパンジーの脳の違いを発見 -霊長類脳の遺伝子発現変動とエピジェネティック変動の網羅的解析-

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大石高生 霊長類研究所准教授、鵜殿俊史 野生動物研究センター特任研究員、郷康広 自然科学研究機構生命創成探究センター特任准教授(併?生理学研究所特任准教授)、辰本将司 同特任研究員、山口勝司 自然科学研究機構基礎生物学研究所技術職員、重信秀治 同特任准教授らの研究グループは、中国科学院上海生命科学研究院、スコルコボ科学技術大学、新潟大学と共同で、ヒトの脳で特異的な発現変化を示す複数の遺伝子群(モジュール)を発見し、そのモジュールに分類される遺伝子の数はチンパンジーと比べて7倍以上に及ぶことを明らかにしました。

本研究成果は、2018年8月2日に米国の科学誌「Genome Research」のオンライン版に掲載されました。

研究者からのコメント

ヒトとチンパンジーは约700万年前に共通の祖先から分かれ、それぞれの进化をとげました。両者は、遗伝子の塩基配列は大きく违いませんが、姿かたちや、脳の大きさ、働きは大きく异なっています。ブロック玩具の组み合わせを変えると船でも飞行机でも作れるのと同じように、ヒトの脳とチンパンジーの脳は、遗伝子は似ていても、その使い方が违っているために、形や働きが大きく异なっていることを実証的に示すことができました。

概要

本研究グループは、ヒトの脳にのみ现れる特徴を见つけ出し、ヒトの脳を理解するために、ヒト、チンパンジー、ゴリラ、テナガザル、およびマカクザルを対象とし、机能の异なる复数の脳领域で计测された遗伝子発现データおよびクロマチン修饰データの分析を実施しました。

ヒトとチンパンジーの脳における遗伝子発现を比较した结果、ヒトの脳においてより多くの遗伝子発现が変动していることを発见しました。240个の遗伝子がチンパンジーの系统でのみ変动したのに対して、ヒト特异的な発现変动を示す遗伝子は、1851个にも及びました。また、ヒト特异的な発现変动している遗伝子群(モジュール)の半数以上が、海马のニューロンやアストロサイトにおいて発现が上昇していたことを见出しました。

さらに、本研究グループは,遗伝子発现の制御に重要なエピジェネティック変动を调べるために、遗伝子発现の统合的な解析を行いました。その结果,ヒトとチンパンジーの种间において遗伝子発现の差を生み出す主な要因は、転写因子の発现状态?结合状态に起因するものであること、また一方で、脳の领域间の差には、プロモーター领域におけるクロマチンのアセチル化の状态の违いが主に関与していることを明らかにしました。

図:ヒトとチンパンジーの死后脳における発现変动遗伝子の解析

详しい研究内容について

书誌情报

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Chuan Xu, Qian Li, Olga Efimova, Liu He, Shoji Tatsumoto, Vita Stepanova, Takao Oishi, Toshifumi Udono, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Akiyoshi Kakita, Hiroyuki Nawa, Philipp Khaitovich, Yasuhiro Go (2018). Human-specific features of spatial gene expression and regulation in eight brain regions. Genome Research, 28(8), 1097-1110.

  • 日本経済新聞(10月14日 30面)に掲載されました。