Research | Kuraku Lab at NIG

活動全体において重視していること

・ヒトや実験動物だけでなく、地球上の生物多様性全体を視野に入れて多角的な視点で生命進化を探究

・確かなDNA配列情報と分子進化学の理論に基づいて、生物多様性の成り立ちを経時的に解明

・軟骨魚類や円口類をも交えた比較により、ヒトを含む脊椎動物のライフサイクルの分子的理解へ

・水族館や水産業関連機関といった職種を超えた連携を通じ、生命科学のリテラシーを社会全体へ

研究の概要と方針

1. 多様な生物のDNA配列情報の比較によるゲノム構造の進化的変遷の解明

ゲノム解析の対象は、実験動物から、有用な生物、そして希少種も含む多様な野外の生物へ拡がっています。当研究室では、これまで情報が欠けていた生物のゲノムDNA配列を読み取り汎用リソース化するとともに、多様な生物を視野に入れた偏りのない分子進化学的解析により、それらの生物のゲノム構造が多様化したメカニズムを調べています。対象として、脊椎動物、なかでも軟骨魚類に重点を置き、軟骨魚類についてはSqualomixという世界的なコンソーシアムを率いてはいますが、対象はこれらに限りません。

2. 細胞レベルの現象の理解に基づくゲノム進化機構の解明

ゲノムDNA配列は、遺伝子領域を構成するエキソン・イントロンに加えて、遺伝子とはみなされない制御領域、そして冗長に見える反復配列などで構成されています。それらの構成要素の数や染色体上の位置関係の進化的変遷は、これまでDNA配列の比較に基づく解析によって調べられてきましたが、特に生物種間の違いが持つ意味について明らかになったとは言えません。一見、多大なコストとも思えるゲノムサイズの増加がなぜ許容されるのかについても、謎のままです。こういった問いに対し、転写・翻訳、DNA複製、DNAの核内での空間的配置など、細胞レベルの現象について近年のオミクス解析によって明らかになった知見を取り入れ、そのメカニズムに迫ります。

3. ゲノムワイドな情報の取得および利用のための方法の高度化

DNA情報取得のための技術および情報解析手法（バイオインフォマティクス）は急速な進歩を遂げてきましたが、オリジナルな視点で生物学的に意義のあるデータを取得するためには、分子生物学実験のノウハウとデータサイエンスの調和が必要です。また、ゲノムワイドなデータの扱いには往々にして多大な時間と費用がかかるため、情報取得とその解析のための手法をじっくり吟味しにくいという実状があります。上記の研究（1、2）に活かすため、時間や費用の面での効率化や、データの質の向上を目指した解析技術の最適化を、実験とデータ解析の両面から進めます。

これまでの成果の概要

ゲノム情報学、分子進化学

・サメ・エイ類の性染色体のDNA配列を初めて報告し、その進化的起源を解析するとともに

　　発生中の胚試料を活用した性決定のメカニズムに迫る解析を実施

　　　Niwa et al., 2025. PNAS 122: e2513676122

　　　Wu et al., 2024. Cell Genomics 4: 100607

　　　Yamaguchi et el., 2023. Genome Res 33:1527-1540

・ヒトなどの哺乳類のゲノムを舞台に、進化過程で消失しやすい遺伝子を網羅的に解析
　　遺伝子の運命は機能だけではなく周辺のゲノム環境に左右される [プレスリリース]
　　　Hara & Kuraku, 2023. eLife 12: e82290

　　　Hara & Kuraku, 2025. Trends Genet, in press

・胎生のサメ類に保持された卵黄タンパク質を解析 [プレスリリース]

Ohishi et al., 2023. Genome Biol. Evol. 15: evad028

・最大の魚類ジンベエザメの深海潜行を可能にした視覚の進化を究明 [プレスリリース]