パンゲノームゲノムの多様性、ダイナミクス、進化

The Pangenome: Diversity, Dynamics and Evolution of Genomes

• Hervé Tettelin
• Duccio Medini
• Taj Azarian
• I-Ting Huang
• William P. Hanage

抄録

原核生物は、個々の細菌のクローンや系統内でさえも、遺伝子の内容に途方もない多様性を示しています。この多様性は、バクテリアが様々なメカニズムでDNAを水平移動させる能力を持っていることによって可能になっており、その程度が真核生物とは一線を画している。何千もの細菌ゲノムを調べることで明らかになってきたことは、遺伝子の多様性が生物の生態系に直接関係しており、ニッチの探索、多様化、適応の継続的なプロセスによって駆動されているということです。もちろん、新しい遺伝子の獲得は必ずしも有益なものではなく、その結果、純化選択によってその個体が除去されるか、あるいはゲノムの「バックボーン」（すなわち、コア遺伝子）における代償的突然変異が発生し、それがアクセサリー遺伝子の存在とエピスタティックにリンクするようになる。遺伝子の変異とニッチ適応との関係については、現在、数多くの例がある。本研究では、これらの例のいくつかと、遺伝子の流れ、多様化、適応のダイナミクスによって残された集団のゲノムフットプリントを探ります。

Prokaryotes demonstrate tremendous variation in gene content, even within individual bacterial clones or lineages. This diversity is made possible by the ability of bacteria to horizontally transfer DNA through a variety of mechanisms, and the extent of such transfer sets them apart from eukaryotes. What has become evident through interrogation of thousands of bacterial genomes is that gene variation is directly related to the ecology of the organism and is driven by continual processes of niche exploration, diversification, and adaptation. Of course, the acquisition of new genes is not necessarily beneficial, resulting in either the removal of that individual through purifying selection or the occurrence of compensatory mutations in the genomic “backbone” (i.e., core genes) that become epistatically linked to the presence accessory genes. There are now numerous examples of relationship between gene variation and niche adaptation. We explore some of those examples here as well as the population genomic footprint left by the dynamics of gene flow, diversification, and adaptation.

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