다양한 유기체의 전체 로투스 바카라 해독은 모든 유전자의 설명을 통해 생명 과학에 크게 기여했으며, 생물학적 진화에 대한 연구에 많은 지식을 가져 왔습니다 많은 동물은 동일한 부계 및 모체 로투스 바카라을 가진 "이배체"이지만, Xenopus는 상호 교배 및 전체 로투스 바카라 중첩으로 인해 하나의 유기체에서 두 개의 다른 로투스 바카라을 갖는 "헤모테라프 라플 로이드"로 간주되었습니다 따라서, 매우 유용한 모델 유기체 임에도 불구하고, 전체 로투스 바카라 해독은 매우 어려운 것으로 버려졌으며, 수행되지 않은 유일한 주요 모델 유기체였습니다 그러나 국제 컨소시엄은 일본과 미국을 중심으로 한 국제 컨소시엄이 Xenopus의 전체 로투스 바카라을 해독하려고 시도했으며 전체 그림을 성공적으로 밝혔습니다 얻은 정보는 생물학에서 의학에 이르기까지 광범위한 연구 분야에 크게 기여할 것으로 예상 될 수 있습니다 또한, 우리는 Xenopus 로투스 바카라의 2 개의 로투스 바카라 (서브 로투스 바카라)이 별도의 염색체 세트에 존재한다는 중요한 발견을했다 이것은 개구리가 약 1,800 만 년 전에 겹치는 두 종과 전체 로투스 바카라에서 태어난 헤테로 트랩 플로이드이며, 두 개의 하위 유전체가 이후 하나의 유기체 내에서 다르게 진화했음을 분명히 보여줍니다 오늘날, 다양한 척추 동물이 지구상에서 살고 번성하며, 가장 큰 요인은 약 5 억 년 전에 고생대 캄브리아기 시대에 발생한 것으로 여겨지는 "2 개의 전체 로투스 바카라 중첩"입니다 Xenopus subgenome의 진화는 소위 Rosetta Stone이라는이 미스터리를 해결하는 데 중요한 열쇠로 유용 할 것입니다 이것은 생명 과학에서 획기적인 성과입니다
<배경 및 도전>
하나의 유기체가 보유한 모든 유전자 정보로투스 바카라| 그것의 몸은 DNA입니다 오늘날, 다양한 유기체의 로투스 바카라 DNA가 있습니다Decipher얻은 로투스 바카라 정보는 생명 과학 개발에 큰 기여를 해왔다 동시에, 유기체 간의 로투스 바카라 정보를 비교하면 생물학적 진화 연구에 대한 많은 통찰력이 생깁니다 이것은 우리가 수십억 년간의 생물 역사에 걸쳐 후손들에게 중단없이 전달 된 로투스 바카라을 조사한다면, 우리는 그 안에 흔적으로 남겨진 진화 과정을 찾을 수 있기 때문입니다 지금까지, 척추 동물의 로투스 바카라 해독은 인간에서 먼저 수행되었으며, 이후 전 세계의 많은 연구자들이 사용한 마우스, 제브라 피쉬 및 메다 카와 같은 실험적 모델 유기체에서 주로 수행되었습니다 (그림 1)Xenopus(그림 2)는 1950 년대부터 현재까지 실험 모델 동물로 사용되었으며, 이는 동물 발달의 메커니즘과 세포의 특성을 조사하는 데 매우 유용합니다 2012 년 Yamanaka Shinya 박사와 함께 생리학 또는 의약품 상을 수상한 John Gardon 박사는 "세포 복제"에 대한 실험 실험을 위해이 개구리를 사용하는 것으로 유명합니다 그러나, 연구 이력이 오랫동안 많은 중요한 발견을 초래 한 주요 모델 유기체들 중에서, 로투스 바카라 분포되지 않은 유일한 것은 Xenopus 였는데, 이는 복잡한 로투스 바카라으로 인해 해독하기 어려운 것으로 여겨졌다
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| 그림 1 척추 동물 계통 발생 나무 및 전체 로투스 바카라 중첩 계통 발생 나무는 분류의 분지 시대에 따라 표현되며, 가장 오른쪽 동물 이름은 로투스 바카라-고분 된 동물에 표시됩니다 전체 로투스 바카라 중첩 (별)은 약 5 억 년 전에 공통 조상의 척추 동물 종에서 발생했다고합니다 또한, 세 번째 전체 로투스 바카라 복제는 약 3 억 3 천만 년 전에 진정한 뼈 물고기의 공통 조상 종에서 발생했으며 4 번째 전체 로투스 바카라 복제는 1 억 년 전에 무지개 송어 계보에서 발생했습니다 양서류 중 Xenopus 혈통은 1,800 만 년 전에 세 번째 전체 로투스 바카라 복제를 일으켰습니다 |
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| 그림 2 Xenopus 및 Xenopus frog (a) 성인 여성의 비교 그것들은 매우 비슷해 보이지만 Xenopus 개구리는 Xenopus 개구리보다 큽니다 (b) 머리의 확대 Xenopus 개구리 (상단)와 Xenopus 개구리 (아래)는 얼굴이 다릅니다 이 Xenopus는 근친 교배 J 형 혈통입니다 (c) 배아의 비교 Xenopus (상단) 및 Xenopus (아래)의 배아 스물 스터드 개구리 Xenopus와 Xenopus 개구리의 알은 각각 12 mm 및 07 mm이며, Xenopus는 더 크며, 이시기에 배아도 더 큽니다 |
많은 유기체는 아버지와 모체에서 상속 된 동일한 유형의 2 개의 로투스 바카라을 갖는 "이배체"이며, 하나의 유기체는 각각 2 개의 로투스 바카라을 가지고 있으며, 이것을 "alotetraploid"(그림 3) 그림 3에 표시된 것처럼, 이종 트랩 플로이드의 트리거는 두 개의 밀접하게 관련된 종의 교배와 염색체 수의 배가 이어진다전체 로투스 바카라 중복| 이종 세트라 로이드가 발생합니다 Xenopus는 두 종이 교배가되었을 때 신생기 기간 동안 발생한 이종 상자 종 종인 것으로 생각되었다 그러나이 두 조상 종은 이미 멸종되었으며 존재하지 않습니다 따라서, Xenopus 개구리 로투스 바카라은 말하자면, 한 종 내에서 두 개의 멸종 된 조상 개구리의 로투스 바카라이다SubGenome; 그림 4) 공존 따라서, 전체 로투스 바카라 해독은 상호 유사한 두 유형의 두 유형의 하위 유전자를 구별하고 해독하는 데 매우 어려웠 기 때문에 극도로 어려웠다 그러나 주요 모델 유기체로서 생명 과학의 발전에 필수적이며, 척추 동물의 초기 진화 중에 발생한 두 가지 전체 로투스 바카라 복제에 대한 중요한 제안을 제공하자마자 프로젝트 팀은 2009 년 일본과 미국에서 독립적으로 설립되었으며 전체 로투스 바카라 해독이 시작되었습니다
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| 그림 3 이종 트랩 라이드는 하이브리드의 전체 로투스 바카라 중첩에 의해 생성됩니다 간단하게하기 위해, 조상 종의 염색체 한 쌍만이 여기에 도시되어있다 실제 염색체의 수는 9 쌍의 조상 종이며, Xenopus는 18 쌍입니다 |
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| 그림 4 이종 세트라 로이드에는 조상 종에서 유래 한 2 개의 서브 로투스 바카라이 있습니다 단순화를 위해, 우리는 조상 종 A와 B의 두 쌍의 염색체를 그렸습니다 이종성 상자로 이종화 직후, 염색체 사이에는 차이가 없지만 현재까지 짧아 졌다고 생각된다 따라서 더 긴 이름은 L (Long)이었고 짧은 것은 S (짧은)로 명명되었습니다 이번에, 상세한 로투스 바카라 분석은 염색체 L 및 S 세트가 조상 종 (서브 로투스 바카라)으로부터 유래 된 로투스 바카라에 상응한다는 것을 보여 주었다 따라서, 2 개의 서브 로투스 바카라은 L과 S로 지명되었고, 조상 종은 L과 S로 지명되었다이 발견은 다 배수 화 후 서브 로투스 바카라의 변화를 분석 할 수있게했다 |
<연구 내용>
일본 팀 (대표 : 도쿄 대학교, 히라라 마사키)과 미국 팀 (대표 : 캘리포니아 대학교, 다니엘 록서 및 리차드 하알 란드)은 2012 년에 로투스 바카라을 공동으로 해독하기로 합의했습니다 이것은 일본이 독립적으로 만든 근친 동물에 의해 가능해졌습니다 (J line, 그림 2)를 사용했습니다 J 계통의 DNA 뉴클레오티드 서열에는 개별 차이가 없기 때문에, 두 조상 종으로부터 유래 된 서브 로투스 바카라의 뉴클레오티드 서열의 차이를 나타내는 것이 가능했다 이를 통해 미국 팀은 짧고 단편화 된 DNA의 뉴클레오티드 서열을 발견하고 퍼즐 조각처럼 연결할 수있었습니다 그러나, 이것만으로는 뉴클레오티드 서열을 2 개의 유사한 서브 로투스 바카라과 구별하고 해독하기에 충분하지 않다 일본 국립 유전학 연구소 (National Institute of Genetics)의 후지야마 아키사오 (Fujiyama Akisao)와 도요타 아츠시 (Toyota Atsushi)의 그룹은 매우 긴 DNA 조각의 뉴클레오티드 서열을 공개했으며, 나고야 대학의 Matsuda Yoichi와 Uno Yoshinori 그룹은 18 쌍의 18 쌍의 Xenopus 염색체를 조사했다 또한 Xenopus Frog Research Group (XCIJ)을 기반으로 한 연구 그룹 (Suzuki Atsushi, Hokkaido University, Fukui Akimasa, Nagahama Bio University, Ogino Hajime, Tokyo University 및 Kondo Mariko)을 포함한 16 명이 세심하고 인내하는 작업을주의 깊게 수행했습니다 이러한 협력을 통해, 우리는 마침내 전체 로투스 바카라을 해독하고 염색체 별 염색체별로 매우 정확하게 해독했습니다
다음으로, 해독 된 전체 로투스 바카라 DNA 염기 서열을 사용하여 분석을 수행 하였다 히로시마 대학교의 Hikosaka Akira 그룹은 "화석화"되었습니다Transposon의 DNA 염기 시퀀스에주의를 기울임으로써, 우리는 두 조상 종에서 상속 된 서브 로투스 바카라을 훌륭하게 구별했습니다 (그림 4 및 5) 놀랍게도, 2 개의 서브 로투스 바카라은 각각 9 개의 염색체 세트로서 하나의 세포에서 유지되었다 다시 말해서, 각각의 멸종 된 조상 종의 9 개의 염색체 세트는 거의 전적으로 Xenopus에 남아 있었다 또한, 신중한 비교는 한 세트에서 염색체의 길이가 다른 세트보다 약간 짧다는 것을 보여 주었다 (도 4 및 5) 그런 다음 우리는 긴 염색체 L (Long)과 짧은 S (짧은) 세트를 지명했으며,이 종에서 유래 한 멸종 된 조상 종은 L과 S였으며, 해당 하위 로투스 바카라의 이름은 L과 S로 지명되었다
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| 그림 5 Xenopus subgenome의 식별 염색체 (파란색)는 Subgenome S에 특이적인 "화석화 된"DNA 서열을 사용하여 물고기 방법을 사용하여 적색으로 염색된다 이들은 조상 종 S에서 유래 한 것으로 생각된다 9 번째 염색체는 염색체 9_10이라고 불린다 왜냐하면 그것은 NITS 개구리의 염색체 9 및 10이 함께 융합되는 염색체에 해당하기 때문이다 |
14775_14967Nettite Frog보다 약 2 배였습니다 (표 1) 염색체에 존재하는 유전자가 일치 할 때, Xenopus 개구리의 2 개의 염색체 L 및 S는 착색 된 클로버 개구리 중 하나와 마찬가지로 일치합니다 더 자세한 비교가 이루어졌으며, 염색체 세트 L은 가시 개구리의 염색체와 유사한 반면, 염색체 세트는 염색체 세트보다 더 많이 누락 된 것으로 밝혀졌다 또한, 그것이 사용되는 방식에는 큰 차이가 있었고, 염색체 세트 L에 존재하는 유전자가 더 자주 사용되었다 이들 결과는 이종성 측정 기간 동안 전체 로투스 바카라 복제 후 서브 로투스 바카라이 어떻게 진화하는지 처음으로 밝혀졌다
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| 표 1 : 균질 한 유전자의 유전자 수와 유지 |
<결론과 미래의 전망>
그렇다면 헤테로 트랩 플로이드가되는 장점은 무엇입니까? Xenopus frogs의 서식지를 살펴보면, 이배체 종은 적도로 제한되지만 이종 세중 종은 더 넓은 서식지를 가지고 있습니다 (그림 6) 이 광범위한 범위는 Xenopus를 포함한 여러 다른 테트라플 로이드 종의 본거지이며,이 모든 종은 약 1,800 만 년 전에 발생한 한 번 발생하는 이종 트랩 플로이드 화를 기반으로합니다 두 개의 다른 서브 로투스 바카라을 획득함으로써, 이종 세트라 로이드가되는 최초의 종은 환경 적응 및 생존 경쟁을 극복 할 가능성이 있었으며, 그 결과 여러 종으로 진화하고 서식지를 확대했다 이배체 조상 종의 멸종이 로투스 바카라에 맞게 조정 된 두 종 각각의 우수한 유전자를 가졌던 이종 상자의 자손에 의해 능가되었다고 상상하기 어렵다
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| 그림 6 아프리카에서 Xenopus 속의 이배체 및 헤테로 트랩 플로이드 종의 서식지를 보여줍니다 (Evans et al, 2004 년에 수정) 이배체 종은 적도 근처의 열대 지역으로 제한되지만 사면체 종은 차드에서 남아프리카로 널리 분포되어 있습니다 이는 이종 트랩 플로이드 화가 환경에 적응하는 능력을 향상시켜 광범위한 생활 공간을 확장했음을 시사합니다 이배체 넥타이 넥타이 개구리의 최적 온도는 약 26도이며, 이종 트랩 랩플 로이드 Xenopus 개구리는 14 ~ 23도입니다 |
전체 로투스 바카라 중첩은 유기체의 진화 중에 종종 발생하는 현상으로 생각됩니다 이에 대한 예는 약 5 억 년 전에 고생대 캄브리아기 시대에 척추 동물이 출현하는 동안 발생한 "2 개의 전체 로투스 바카라 중첩"입니다 이것은 유전자의 수를 상당히 증가 시켰으며, 이는 척추 동물의 탄생과 그에 따른 다각화와 번영을 초래 한 요인으로 여겨졌다 그런 다음 일부 척추 동물은 세 번째 및 네 번째 전체 로투스 바카라 복제를 경험했습니다 예를 들어, 가족 물고기 인 진정한 뼈 물고기 계보는 약 3 억 3 천만 년 전에 세 번째로 전체 로투스 바카라 복제를 일으켰고 약 1 억 년 전에 무지개 송어 계보를 4 번이었다 (그림 1) 그러나, 로투스 바카라의 겹친 이후 1 억 년이 넘었 기 때문에, 서브 로투스 바카라은 밝혀지지 않았다 이번에는 약 1,800 만 년 전에 전체 로투스 바카라의 비교적 최근에 겹치는 Xenopus의 로투스 바카라을 해독함으로써, 우리는 처음으로 서브 로투스 바카라을 구별 할 수 있었으며,이를 바탕으로 우리는 겹침 후 서브 로투스 바카라의 변화를 명확하게 할 수있었습니다 Xenopus 속의 개구리 중에서, 전체 로투스 바카라 겹침이 네 번째와 다섯 번째로 예상되는 다른 종들이 발견되었습니다 이 분석을 발전시킴으로써, 우리는 이전에 신비한 척추 동물의 초기 진화에서 두 개의 전체 로투스 바카라 중첩이 약 5 억 년 전에 발생했으며 약 3 억 2 천만 또는 1 억 년 전에 발생한 물고기 균주의 전체 로투스 바카라 겹침이 이후의 진화에 영향을 미쳤다Rosetta Stone로투스 바카라에 흔적으로 남아있는 척추 동물의 진화 경로의 신비를 밝히는 것은 인류에게 큰 지적 재산입니다
전체 로투스 바카라 정보를 사용하는 다양한 방법이 있습니다 Xenopus는 배아 발달 및 세포 기능에서 유전자의 역할을 분석하고 분자 메커니즘을 분석하기위한 모델 유기체로 사용되어 왔지만,이 연구에서 얻은 전체 로투스 바카라 정보를 사용하면 더 많은 통찰력을 제공 할 것으로 예상됩니다 예를 들어, 유전자를 변경하는 "로투스 바카라 편집"이라는 기술은 최근 몇 년 동안 주목을 받고 있으며, 전체 로투스 바카라 정보를 기반 으로이 기술을 사용하면 모든 유전자를 수정하고 해당 유전자의 역할을 분석 할 수 있습니다 Xenopus를 사용한 이러한 분석은 인간의 유전 질환을 진단하고 치료하는 데 유용하며 생명 과학 발달에 큰 기여를합니다
◇이 백서에 관련된 일본 팀 기관 및 공동 저자 목록 (18 개 기관, 23 개의 실험실)
도쿄 대학
Hira Masaki (도쿄 대학교 과학 대학원 생물 과학과 부교수)
Kondo Mariko (도쿄 대학교 과학 대학원 해양 시험 인스티튜트 부교수)
Michigami 개선 (도쿄 대학교 교수)
Suzuki Jo (도쿄 대학교 뉴 지역 제작 과학 대학원 교수)
국립 유전학 연구소
Fujiyama Akisao (국립 정보 연구소 국립 유전학 연구소 교수)
Toyota Atsushi (National Institute of Genetics, National Institute of Information and Systems)
Nagoya University
Matsuda Yoichi (Nagoya University의 생명 및 농업 대학원 응용 분자 생명 과학과 교수
Uno Yoshinori (Nagoya University의 생명 및 농업 대학원 응용 분자 생명 과학과 연구원)
Hiroshima University
Takahashi Hideharu (Hiroshima University, 과학 대학원의 양서류 연구 센터 특별 부교수)
Hikosaka Akira (Hiroshima University의 통합 과학 대학원 부교수)
스즈키 아트시 (Suzuki Atsushi) (히로시마 대학교 과학 대학원의 양서류 연구 센터 부교수)
기본 생물학 연구소
Ueno Naoto (일본 자연 과학 연구소, 기본 생물학 연구소 형태 개발 연구 부서 교수)
Yamamoto Takamasa (National Institute of Natural Sciences Institute of Basic Biology Institute, Morphological Development Research Division)
Takagi Tomoyo (국립 자연 과학 연구소, 기본 생물학 연구소의 기술 직원)
고대 산업 과학 및 기술
Asashima Makoto (고대 산업 과학 기술 연구소약물 발견 인프라 연구 부서명예 동료)
Harumamoto Etsukazu (바카라 커뮤니티의 약물 발견 연구 부서 최고 연구원)
Ito Yumizuru (국립 선진 산업 과학 및 기술 연구소의 약물 발견 연구 부서 연구 그룹 이사)
Hokkaido University
후쿠이 아키 마사 (Hokkaido University, Advanced Life Sciences 대학원 교수)
Nagahama Bio University
Ogino Hajime (Nagahama Bio University, Bioscience 교수 동물 생명 과학과 교수)
Yamagata University
Ochiyojo (Yamagata University School of Medicine의 의학 프로모션 연구소 부교수)
국립 아동 건강 관리 센터
Kuroki Yoko (국립 개발 개발 센터 로투스 바카라 연구 부서 로투스 바카라 연구 연구소 책임자)
도쿄 기술 연구소
Tanaka Toshiaki (도쿄 기술 연구소 생명 과학 연구소 조교수)
Tokushima University
Watanabe Minoru (Tokushima University의 통합 과학 연구 대학원)
Rikkyo University
Kinoshita Tsutomu (Rikkyo University, 과학 교수)
메릴랜드 대학교
오타 유코 (메릴랜드 대학교 조교수)
Kitasato University
Ichibuchi Shuji (Kitasato University, Kitasato Life Sciences의 특별 조교수)
Ito Michihiko (Kitasato University, 과학부 부교수)
버지니아 대학교
나카야마 타쿠야 (버지니아 대학교 연구 과학자)
Niigata University
Izutsu Yumi (Niigata University 부교수)
오키나와 과학 기술 대학원
Yuri Yasuoka (오키나와 과학 및 기술 대학원 해양 유전체학 유닛 포스트 박사 학자)
◇ 주요 연구 기금
보조금 보조금에 대한 보조금 보조금의 경우, 보조금 보조금에 대한 보조금 보조금에 대한 보조금 보조금의 보조금은 보조금에 대한 보조 보조금에 대한 보조금 보조금에 대한 보조금에 대한 보조금에 대한 보조금에 대한 보조금
◇ 기타 주요 기관 및 주요 공동 저자
미국 버클리 캘리포니아 대학교 (Adam Session, Daniel Roxer, Richard Haaland)
Urusan National Institute of Science and Technology (한국) (Taejun Kwang)
Radbound 분자 및 생명 과학 연구소 (네덜란드) (Simon Van Herringen, Ghat Wienstra)
Salk Institute (미국) (Ian Kigray)
오키나와 과학 기술 대학원 (일본) (Daniel Roxer, Oleg Simakov)
잡지 이름 : "자연"(게시 날짜 : 10 월 20 일)