これまでに我々は，グラフ理論に基づく新規の進化解析手法を開発し，その手法を用いる事でCRP/FNR転写因子ファミリーの進化プロセスを初めて明らかにし，また被制御遺伝子との新たな共進化モデルを提唱してきた[1]．このような被制御遺伝子と転写因子の共進化がより大きなレベルで解明できれば，そこで得られた知見は環境適応機構等のより深い理解に寄与するだろう．そこで我々はさらに包括的な転写因子の系統ネットワーク解析を行うことで，その進化プロセスの解明を試みた．まず，Escherichia coliとBacillus subtilisの全転写因子 (各288個，314個) について配列類似性に基づいたスペクトラルクラスタリングを行った結果それぞれ6グループへ分画され，さらにグループ単位で系統樹を構築したところ，どちらの種においてもGntR, DeoR, TetR, CRP等の各ファミリー転写因子を含む単一のコアグループから他のグループが派生したとする進化過程が示された．これらのコアグループに属する転写因子の多くはcNMP-binding regionを持つなど構造レベルで類似しており，また進化的に起源的な種であるThermotoga maritimaやAquifex aeolicusにおいても同様な進化過程が観察された．これらの結果は起源となるコアセット転写因子が生物種門を超えて共有され，そこから各種において多様な転写因子が派生していったことを示すものだと考えている．

次に，転写因子の進化プロセスと共に転写制御ネットワークの形成過程を明らかにするために，転写因子と被制御遺伝子の制御関係をネットワークグラフで表現すると同一のグループに属する転写因子は非常に散在したパターンを示した．さらに全ての転写因子のペアについて，その配列類似性と被制御遺伝子群の群類似性(ジャカード係数)を比較したところ，ほぼ相関関係は見られなかった．この結果は進化過程の中で，転写因子と被制御遺伝子の関係が混線しないように速やかに，いわば”住み分け”が進んでいる事を示唆するものである．

[1] Matsui M, Tomita M and Kanai A, Genome Biol. Evol., 2013

※本報告書の内容は現在投稿準備中のため，詳細な解析データは省略した．

1. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, Comprehensive computational analysis of bacterial CRP/FNR superfamily and its target motifs reveals stepwise evolution of transcriptional networks, Genome Biol. Evol. 2013, 5(2), 267-282
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5. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, バクテリアにおける転写制御ネットワークの包括的進化解析, 第8回日本ゲノム微生物学会 (3/7/14)

4. Reina Fukuzawa, Motomu Matsui, Masaru Tomita and Mitsuhiro Itaya, 大規模な比較ゲノムから見えるKinetoplastidとBacteria/Archaea間の水平伝播の考察, 第8回日本ゲノム微生物学会 (3/9/14)

3. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, Stepwise evolution of bacterial CRP/FNR-type transcription factors and their transcriptional networks, 第35回日本分子生物学会 (12/13/12)

2. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, Comprehensive computational analysis of bacterial CRP/FNR superfamily and its target motifs reveals stepwise evolution of transcriptional networks., JSBi2013 (2013年度・生命医薬情報学連合大会, ハイライトトラック, 10/29/13)

1. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, バクテリアにおける全転写因子の進化プロセス解析, 第15回日本進化学会 (08/28/13)

2. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, Stepwise co-evolution between bacterial CRP/FNR-type transcription factors and their transcriptional networks, RNA2013

1. Yuki Usui, Kahori T. Ikeda, Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, Evolutionary relationships between PB1 mRNA of Influenza A virus and host microRNAs among vertebrates, RNA2013

8. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, バクテリアにおける転写制御ネットワークの包括的進化解析, 第8回日本ゲノム微生物学会

7. Reina Fukuzawa, Motomu Matsui, Masaru Tomita and Mitsuhiro Itaya, 大規模な比較ゲノムから見えるKinetoplastidとBacteria/Archaea間の水平伝播の考察, 第8回日本ゲノム微生物学会

6. Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, Phylogenetic network analysis of whole bacterial transcription factors, 第36回日本分子生物学会

5. Reina Fukuzawa, Motomu Matsui, Masaru Tomita and Mitsuhiro Itaya, 大規模な比較ゲノム解析から見えるTrypanosomaとバクテリア間の水平伝播の考察, 第36回日本分子生物学会

4. Yuki Usui, Kahori T. Ikeda, Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, 宿主microRNAとA 型インフルエンザウイルスPB1 mRNA の相互作用は進化的に保存されていた, 第36回日本分子生物学会

3. Junnosuke Imai, Motomu Matsui, Yoshiki Ikeda, Masaru Tomita and Akio Kanai, RNase DiCE : 新規リボヌクレアーゼ予測のための進化的に保存された識別配列, 第36回日本分子生物学会

2. Gakuto Makino, Yoshiki Ikeda, Motomu Matsui, Masaru Tomita and Akio Kanai, シンテニー情報を利用したバクテリアsmall RNA の進化解析, 第36回日本分子生物学会

1. Motomu Matsui, Yoshiki Ikeda, Gakuto Makino, Masaru Tomita, Akio Kanai and Kenji Nakahigashi, Deep Sequence Analysis of the Relationship between sRNA-related Factors and Dynamic Changes of sRNA Expression in Escherichia coli, JSBi2013 (2013年度・生命医薬情報学連合大会)