グリーンランドシャークの長寿の遺伝的秘密

脊椎動物の生活史の特徴は、めっちゃ幅広いんだ。これらの特徴は、種がその生息地や生態条件にどう適応するかで影響を受ける。寿命もその一つで、成体の大きさや代謝、性成熟に達する年齢と関係してることが多い。でも、ガラパゴスゾウガメやコククジラ、クマノミ、ロックフィッシュ、ヌカザル、ブランドトバットみたいに、予想を超えて長生きする動物もいるんだ。こういう長寿の動物は「無視できる老化」っていうカテゴリに入れられることもあって、通常の老化のサインを避ける能力を持ってるんだって。

ある種が長生きする理由の一つは、アクセスしづらい生息地に住んでるからじゃないかっていう推測もある。たとえば、洞窟や深海にいる種は長生きの傾向があって、海の中でも深い場所にいる種が長生きすることもある。ロックフィッシュは100年以上生きることがあるんだ。最近、いろんな種を比較して寿命の違いに関わる遺伝的要因を探る研究が進められてる。研究によると、DNA修復、代謝、免疫系に関わるいくつかの遺伝子が長寿に関わってるみたい。

#グリーンランドシャーク

グリーンランドシャークは大きな種で、5メートル以上に成長するし、北大西洋と北極海の深い水域に住んでる。女子は392年も生きると推定されてて、長寿の素晴らしい例なんだ。この種の長寿は、成長が遅くて、年間1センチ未満しか成長しないことや、水中での巡航速度がめっちゃ遅いことに関係してるよ。

環境の寒い温度が代謝率をすごく低くしてるから、これが長寿に寄与してる可能性がある。この研究では、グリーンランドシャークのゲノムを初めて詳しく組み立てて、特異な長寿とユニークな特徴に寄与する遺伝的変化を特定することを目指してる。

#ゲノムの組立

グリーンランドシャークのゲノムを組み立てるために、科学者たちは先進的なロングリードシーケンシング技術を使用した。この方法のおかげで、大規模な組み立てができて、初期の配列の半分以上がすごく長かった。ハイスループットクロマチン構造キャプチャを使って、これらの配列を染色体スケールの足場に整理した。最終的な組立には43の足場が含まれてて、サイズは約28.5メガベースから464.6メガベースまであって、合計で約6.06ギガベースになったよ。

他のサメのゲノムと比較すると、この組立は最大で、反復配列の割合も一番高い。RNAシーケンシングと他の種からの既知のタンパク質配列を使って、ゲノム内に22,000以上のタンパク質コーディング遺伝子が見つかった。組立は高い完全性を示していて、他の質の高いサメのゲノムと比較できる。

#ゲノムの統計

グリーンランドシャークのゲノムには、約70.6%の反復配列が含まれてる。以前の研究では、ホホジロザメの反復内容が少ないと報告されてた。この反復内容が増えてるのは、特定のレトロトランスポゾン要素が増加したからなんだ。

さらに、研究者たちはグリーンランドシャークとホホジロザメの間で高く保存された遺伝子の位置を分析した。250百万年前に別々に進化したのにもかかわらず、これら二つのゲノム間には強い類似性が見つかった。

遺伝子重複の出来事も調べられて、二つの種の間で保存されてる古代の重複が特定された。注目すべき例は、フェリチンをコーディングする二つの遺伝子のコピー数が増えてることで、これは鉄の貯蔵や酸化ストレスからの保護に関与してるかもしれない。

#グリーンランドシャークの遺伝子重複

グリーンランドシャーク特有の遺伝子を特定することで、その特異な特徴、特に長寿に関する洞察が得られる。81の遺伝子がグリーンランドシャークにのみ複数のコピーとして存在することがわかったよ。一方、他の軟骨魚類（サメやエイ）にはこれらの遺伝子の単一コピーしかなかった。この遺伝子を分析したら、強い相互関係が示されてて、細胞内で特定の機能に一緒に働く可能性があるんだ。

TP53っていう遺伝子は、DNA修復にとても重要で、既知の腫瘍抑制因子なんだ。グリーンランドシャークではTP53は単一コピーだけど、DNAの断裂を修復するための重複遺伝子ネットワークの中で重要な役割を果たしてる。

グリーンランドシャークで見つかったもう一つのユニークな重複は、DNA修復に必要なRAD51遺伝子に影響を与えてる。RAD51のコピーが三つあって、その構造は進化的な変化を示唆してる。これらの変化は、グリーンランドシャークがDNAを修復するための特定の適応を発達させたことを示してて、これが長寿に寄与してるかもしれない。

#ゲノムのポジティブ選択

ポジティブ選択を受けてる遺伝子を探した結果、グリーンランドシャークのゲノムには八つの遺伝子が見つかった。そのうち七つの遺伝子は老化や加齢に関連する病気に関連してるプロセスに関与してる。いくつかの遺伝子はDNA修復メカニズムに関連していて、他の遺伝子は細胞成長やダメージからの保護を調節してる。

これらのポジティブ選択を受けた遺伝子の中で、TP53はその機能に影響を与える可能性のある変化を示してる。グリーンランドシャークのTP53タンパク質には、他の軟骨魚類とは異なるユニークな挿入があるんだ。この変化がタンパク質の構造やDNA損傷応答に関与する他の細胞成分との相互作用に影響を与えるかもしれない。

#構造予測

先進的なモデリング技術を使って、科学者たちはグリーンランドシャークのTP53タンパク質の構造を予測した。予測によると、ユニークな挿入がタンパク質の形を変えて、細胞プロセスでの機能に影響を与える可能性があるんだ。タンパク質構造のこれらの変化は、DNA損傷を管理するサメの能力に重要な影響を及ぼすかもしれなくて、長寿に寄与する可能性があるよ。

#ゲノムブラウザ

グリーンランドシャークのゲノムをさらなる研究に利用できるようにするために、専用のゲノムブラウザが作られた。このリソースを使えば、遺伝子の位置、反復領域、特定の遺伝的マーカーの存在など、ゲノムのさまざまな側面を可視化できる。

研究者はゲノム内で特定の遺伝子や特性を検索できるから、この素晴らしい種の長寿の遺伝的基盤に関するさらなる研究が進むよ。

#結論

この研究は、グリーンランドシャークの遺伝学について貴重な洞察を提供してて、特異な適応がその驚異的な寿命に寄与してることを明らかにしてる。包括的なゲノムを組み立てることで、研究者たちは特定の遺伝子やこの種を定義する進化的変化の役割を調査できるようになった。

調査結果は、グリーンランドシャークの長生きが、DNAを効果的に修復する能力や遺伝的安定性を維持することに関連してるかもしれないことを示唆してる。長寿の動物同士の比較からは、こういったメカニズムが他の種での長寿にとって重要である可能性があるってことがわかるよ。

要するに、グリーンランドシャークのゲノムは、寿命や老化に影響を与える遺伝的要因について新しい理解を提供してて、脊椎動物の長寿に関する今後の研究への道を開いてるんだ。