abstract
バクテリアゲノムでは、2つの隣り合う遺伝子がコード領域 を一部共有するケースがしばしば見られる。このオーバー ラッピング・ジーンの、進化における意義や、発現機構の 法則等は分かっていない。この解析では、ゲノム進化とオ ーバーラッピング・ジーンの関連を明らかにすることを目 指し、以下の観点からバクテリアを近縁な2種で比較した。

• E. coliとH. influenzaeゲノムにおける網羅的比較・解析
• ゲノムの変動とオーバーラッピング・ジーンとの関連

E. coli と H. influenzae のオーバーラッピング・ジーンにつ いて個々の遺伝子の塩基配列を比較することにより、オーバ ーラッピング・ジーン生成過程ののモデルを考察した。また その相対的位置を明らかにするすることにより、ゲノム全体 の変化との比較が可能となった。これによって得られた結果 から、比較した2種に共通するオーバーラッピングジーンが ゲノム全体の変動を反映しているということが示唆された。

Mycoplasma genitaliumとMycoplasma pneumoniaeとの比較・解析で は、オーバーラッピング・ジーンは主に遺伝子コード領域の3'末 端におけるストップコドンの消失によってできるということが分かった。 これが他の種でも一般にあてはまるかどうかを調べるため、同様の手法を用い てproteobacteriaに属する2種 E. coliとH. influenzaeのゲノムにおけるオーバーラッピング・ ジーンの比較・解析を行った。
方法
隣り合う2遺伝子のコーディング領域（CDS）が一部重なっているものをオーバー ラッピング・ジーンとし、Genbankから、E. coli及び H. influenzaeゲノム中のオーバーラッピング・ジーンを抽出した。2種の homologousな 遺伝子に関する情報については、KEGGデータベース （http://www.genome.ac.jp/kegg）における遺伝子クラスターの比較を利用した。 対応する遺伝子を比較し、片方の種のみでオーバーラップしているものについて、 clustalWによるアライメントを行い、2種の塩基配列がどのように変化しているか詳細 に比較した。
結果
オーバーラッピング・ジーンはE. coliゲノム中に806組、H. influenzaeゲノム中には237組存在する。これらのうちで KEGGデータベースに存在し、種間で比較可能な遺伝子は106組であった。 どちらか一方の種でのみオーバーラップし、塩基配列比較の対象となったのは62 組であった (図1）。 一方の種でのみオーバーラップしている遺伝子では、オーバーラップ部位付近で 塩基配列の欠失または挿入による遺伝子領域の伸長が見られた。伸長の部位は 、前側の遺伝子におけるストップコドンの消失（3'end）と、後ろ側の遺伝子 におけるスタートコドンの消失（5'end）、及びストップコドン・スタートコ ドン両方が消失したケース（3'and 5'end）があった(図2）。

考察と今後の展望
M. genitaliumとM. pneumoniaeとの比較では、主にストップコドン の消失がオーバーラッピング・ジーンのできる原因であったことから、3’末端 の調節部位が突然変異に対して抑制的に働いていると考えられた。しかし E. coliとH. influenzaeの比較においては、5'末端に変異が起きた ケースは全体の約60\%を占め、5'末端部位の突然変異が抑制されているという結 論は得られなかった (図3）。この比較結果の違いから、以下の2点が考察される。

• M. genitaliumとM. pneumoniae、E. coliと H. influenzaeは、遺伝子上流に存在する調節領域に構造的な違いがある のではないか。これは E. coli}には顕著なコンセンサスをもつSD配列があるのに対 し、M. genitalium}などははっきりとしたSD配列を持たないとされ ることからも予想される。しかし、強いコンセンサス配列を持たないにも関わ らず、Mycoplasma}の遺伝子5'領域が突然変異に対して抑制的である のは矛盾するように思われる。
  

• 比較結果の違いは、2種の進化的距離の違いを表しているといえるかもし れない。M. genitaliumとM. pneumoniaeは非常に近種 であり、E. coliとH. influenzaeよりも遅く分岐したと思わ れる。5'末端の変異が、3'末端の変異よりも蓄積されやすいとすれば、5' 末端に変異の起きた遺伝子の割合は、比較された2種の進化的な距離に比 例し、M. genitaoiumとM. pneumoniaeよりも離れた種である E. coliとH. influenzaeの間では5'末端の変異が多くなって くるだろう。
  

2種の生物間を比較すると、ゲノムのある領域が入れかわったり、また個々の遺 伝子が他の領域にうつることにより遺伝子の順序に変化がみられる。 オーバーラッピング・ジーンの比較をゲノム全体から見た場合、このようなゲ ノム構造の変化と関連するかどうか分析した。
方法
M. genitaliumとM. pneumoniae及び E. coliとH. influenzaeのゲノム中から、2種の生物で比較可能な遺伝子 に関するすべての位置情報を、Genbankのannotationをもとに抽出した。この位 置を直線上にプロットし、2種の生物でhomologousな遺伝子の相対的位置を結ん だ図を作成した。

• すべての遺伝子
  
• 2種の両方でオーバーラップしている遺伝子
  
• 片方の種のみでオーバーラップしている遺伝子
  

• H. influenzaeの0〜1000000bpの部位とそれ以降の部位が、 E. coliの3000000bp〜の部位と0〜17000000bpの部位にそれぞれ相当する。
  
• E. coliの17000000bp〜3000000bpの部位は、H. influenzae}の 5000000bp〜15000000bpの大きな領域が、遺伝子のならびを保ちながら縮小さ れたような形となっている。