Laser Scissors顕微鏡と最新のシーケンサーを組み合わせて、ドイツ・ルール大学ボーフム（RUB）の研究チームは、真菌の全ゲノムの遺伝子活性を一挙に解析する方法を開発した。これによってミリサイズの生物体の困難であった小細胞の研究に道が開ける。RUB総合＆分子植物学部の研究チームは、小サイズで多細胞真菌の発生や成長の研究に、この方法を適用している。この研究成果はオープンアクセス形式のBMS Genomics誌2012年9月27日号に発表された。多細胞生物では、どの細胞にも同様の遺伝子が含まれているが、活性化（発現）している遺伝子はほんの一部である。この遺伝子発現の差異によって細胞の構造や生理学の多様性が生じるのである。
それ故、遺伝子発現が多細胞生物の発達を理解するために大変重要となるのだ。「植物のような大きな生物体では、遺伝子発現の研究を開始するために十分な材料を揃える必要はありません。しかし微生物の場合には、器官の多くは細胞数が僅かなのに加えて他の組織と融合しており分離する事が困難です。」とミノウ・ノウロウシアン博士は語る。よって、ウルリッチ・クゥーク教授とノウロウシアン博士はレーザーマイクロダイセクション装置と最新のシーケンサー技術を融合させて、僅か0.5?サイズの真菌の生殖機構の発達における遺伝子活性を解析する方法を開発したのだ。レーザーマイクロダイセクションでは、光学顕微鏡下でレーザービームを用いて、対象サンプルの決まった箇所を切断する。
このレーザー「ミニカッター」によって、例えば、発生の研究には頻繁に使われる真菌Sordaria macrosporaの生殖組織である子実体を集めて、研究を行なう。研究チームは、この子実体から遺伝子の活性を反映するRNAを単離して使用した。そして「次世代」シーケンサーを用いて、同時に全遺伝子の活性を解析した。ボーフムの研究チームは、野生型真菌と成熟した子実体を有しない、つまり生殖機能を有しない変異型とを比較した。これによって若い、未成熟の子実体における遺伝子発現の様子を解析するのが目的であった。子実体特異的な遺伝子が、変異体では不活性であることが明らかとなった。
この不完全な遺伝子には、遺伝子の活性をオン・オフするタンパクで転写因子と呼ばれる「設計指示書」が含まれている。RUBチームによれば、子実体が有する遺伝子の活性パターンは、非生殖組織のそれとは明らかに異なるという。「新しい方法を使って、他の変異遺伝子の活性を解析し、多細胞真菌の発生における分子メカニズムを明らかにしようと考えています。」とクゥーク教授は語る。
真菌は実際に生態系全体に大きな影響を与える。真菌類は動物や植物由来の多くの排泄物や廃物を処理し、カーボンサイクルに多大な貢献をしているのだ。植物や動物と共生している真菌もいれば、病原菌となる真菌もいる。化学や製薬産業においては、真菌は抗生物質の生産や酵素の生産に活用される。真菌が病原菌になったり共生関係を有したり、医薬品やバイオテクノロジー関連の基質になったりするのは、そのライフサイクルの特定のステージに深く関係している。真菌の発達研究が重要なのは、基礎研究の意味ならず、産業的なアプリケーションに直結するからである。
■原著へのリンクは英語版をご覧ください：Laser Scissors and Next-Gen Sequencing Allow Analysis of Gene Activty in Entire Fungal Genomes
