ホオジロザメのゲノムが解読され、迅速な創傷治癒と癌抵抗性の秘密が明らかに。

ホオジロザメは地球上で最も有名な海洋生物の1つであり、広く人々の注目を集め、ハリウッドの歴史の中で最も成功した映画の1つ「ジョーズ」を生み出した。このサメは、その巨大なサイズ（最大6メートルと3トン）、そしておよそ1200メートルの深さまで潜ることを含む顕著な特徴を有する。 ホオジロザメはまた、世界の海洋において比較的少数であることを考えると、重要な保全対象でもある。

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この象徴的な頂点捕食者と一般的なサメの生物学を理解するために、ホオジロザメの全ゲノムが詳細に解読された。 （NSU）ノバサウスイースタン大学のSave Our Seas Foundationサメ研究センター（フロリダ州マイアミ）とガイハーヴェイ研究所（フロリダ州マイアミ）、コーネル大学獣医学部（ニューヨーク州イサカ）の科学者が率いるチーム そして、モントレーベイ水族館（カリフォルニア州モントレー）は、ホオジロザメのゲノムを完成させ、そしてそれを巨大なジンベイザメおよびヒトを含む他の様々な脊椎動物由来のゲノムと比較した。

この研究論文はPNASで2019年2月19日にオンラインで報告され、「White Shark Genomeは創傷治癒とゲノム安定性の維持に関連する古代の軟骨魚類の適応を明らかにする（White Shark Genome Reveals Ancient Elasmobranch Adaptations Associated with Wound Healing and the Maintenance of Genome Stability.）」と題されている。

ホオジロザメのゲノムを解読すると、その巨大なサイズ（ヒトゲノムの1.5倍のサイズ）だけでなく、大型で長寿命のサメの進化的な成功の背後にある豊富な遺伝的変化も明らかになった。
研究者らは、ゲノム安定性の維持に重要な役割を果たす多数の遺伝子における分子適応（ポジティブセレクションとも呼ばれる）を示す特異的なDNA配列変化の顕著な発生を発見した。 ゲノムの完全性 これらの適応的配列変化は、他の遺伝子の中でもとりわけ、DNA修復、DNA損傷応答、およびDNA損傷耐性に密接に関連する遺伝子で見出された。 これとは逆の現象である、ゲノムの不安定性は、蓄積したDNA損傷によって引き起こされ、人間を多数の癌や加齢に伴う病気にかかりやすくすることで知られている。

「これらの適応変化を含む驚くほど多数のゲノム安定性遺伝子があっただけでなく、これらの遺伝子のいくつかの濃縮もあり、ホオジロザメでは遺伝子ファインチューニングの重要性が際立つ」とNSUのSave Our Seas Foundationサメ研究センターおよびGHRIのディレクターのMahmood Shivji博士は述べた。Shivji博士は、コーネル大学獣医学部のMichael Stanhope博士と共同研究を行った。
また、ホオジロザメのゲノムには非常に多数の「ジャンピング遺伝子」またはトランスポゾンが含まれており、この場合はLINEと呼ばれる特定の種類が含まれていた。 実際、これは脊椎動物でこれまでに発見されたLINEの最も高い割合（約30％）で含まれていた。

「これらのLINEはDNAの二本鎖切断を引き起こすことによってゲノムの不安定性を引き起こすことが知られている。このホオジロザメのゲノムにおけるLINEの増加は、効率的なDNA修復メカニズムの進化のための強力な選択肢となる可能性があり、非常に多くのゲノム安定性遺伝子のポジティブセレクションと濃縮に反映されている。」とStanhope博士は述べた。

カリフォルニア州立大学モントレーベイ校、クレムソン大学、ポルト大学（ポルトガル）、およびテオドシウスドブシャンスキーゲノムバイオインフォマティクスセンター（ロシア）の科学者も参加した国際的な研究チームは、ゲノム安定性遺伝子の多くを発見した。 ホオジロザメもまたポジティブセレクションの下にあり、巨大で長寿命のジンベイザメで富んでいることを見出した。

理論的には、癌を発症するリスクは細胞数（大型体）と生物の寿命の両方が増えるにつれて増大するはずであるため、ジンベイザメもまたこれらゲノム安定性の適応が重要であった。種の中で体の大きさと癌のリスクの正の関係については統計的な支持があるが、これは種を超えては有効でない傾向がある。

予想に反して、非常に大型の動物は人間より頻繁に癌になることはなく、それらが優れた癌保護能力を進化させたことを示唆している。 ホオジロザメおよびジンベイザメのゲノム安定性遺伝子において発見された遺伝的革新は、それらの大型体および長寿命の進化を促進する適応であると考えられる。
「恐れられ誤解されている捕食者のホオジロザメのゲノムを解読することは、なぜ地球上の他の脊椎動物よりも長く約5億年もの間繁栄してきたのかという謎を解き明かす新しい鍵を科学に提供するだろう。」と この研究を共同執筆した、モントレーベイ水族館の主任研究員のSalvador Jorgensen博士は語った。

しかし、イノベーションはそれだけでは終わらなかった。
サメのゲノムは、創傷治癒経路に関連する遺伝子の興味深い進化的適応を明らかにした。 サメは、驚くほど急速な創傷治癒で知られている。

「我々は、重要な血液凝固遺伝子を含む、創傷治癒におけるいくつかの最も基本的な経路に関連する遺伝子を含んだポジティブセレクションおよび遺伝子含有量の増加を見出した。大きな創傷からさえも効率的に治癒するサメ自慢の能力の根底に創傷治癒遺伝子を含むこれらの適応があるのかもしれない。」とStanhope博士は述べた。
この研究者らは、彼らがホオジロザメのゲノムの「氷山の一角」を探究し始めたばかりだと言っている。

「ゲノム不安定性は、多くの深刻な人間の病気において非常に重要な問題だ。大型で長寿命のサメのゲノムの安定性維持は自然の賢い戦略と言えるだろう。」とShivji博士は述べた。
「癌や加齢に伴う疾患と闘い、そして創傷治癒治療を改善するために、潜在的に役立つ情報をサメの驚くべき進化から学ぶべきことはまだある」

この研究を共同考案したNSUの保全遺伝学者であるStephen O'Brien博士（1986年から2011年まで国立衛生研究所国立癌研究所でゲノム多様性研究所のチーフを務めていた）は、次のように述べている。
「このゲノムデータは、非常に多くの人の想像力を捉えてきたこの素晴らしい種をよりよく保存するために、ホオジロザメの個体群動態を理解するための優れた資産となるだろう。」

O'Brien博士はまた、アフリカのチーターの顕著な遺伝的均一性を明らかにする研究を含む、さまざまな猫種の遺伝学に関する初期の広範な研究と、動物のDNAを含む多数の独創的な法医学的訴訟における証言の両方で高く評価されている。
O'Brien博士は現在、ノバサウスイースタン大学（NSU）の教授兼研究員であり、権威ある国立科学アカデミーの会員にも選出された。

【BioQuick News：Great White Shark Genome Decoded; Sequence Reveals Adaptations Related to Faster Wound Healing and to Genome Stability Linked to Cancer Resistance; Study Co-Conceived by Renowned Geneticist Stephen O’Brien】

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