Letter 進化：グルココルチコイド受容体の進化の方向は上位の歯止め機構によって制限されている 2009年9月24日 Nature 461, 7263 doi: 10.1038/nature08249 進化がどの程度まで可逆的かは、長い間、生物学者にとって興味をそそられる問題であった。形態や生活史の進化の可逆性に関する最新の研究でも決定的な結論は得られていないが、それは、これらの性質の祖先状態を推測するのに使う手法が不確実で偏りがあるためである。また、不可逆性に寄与する可能性のある要因についての理論研究はあるものの、不可逆性の原因に関する実証的証拠はほとんど得られていない。祖先での表現型や新しい表現型の進化の基本機構が十分に解明されていない場合がほとんどだからである。タンパク質の構造と機能の進化的変化の可逆性の研究によれば、このような制約は克服できる。本論文では、脊椎動物のグルココルチコイド受容体のホルモン特異性の進化を例として、このタンパク質が新しい機能の獲得の際にたどった進化経路はすぐに、逆行しようとしても入りにくくなることを明らかにする。祖先遺伝子の再構成、タンパク質工学とX線結晶構造解析を用いて、グルココルチコイド受容体では5回の「制限的」変異が連続して起こり、新しい特異性を最適化すると同時に、祖先型タンパク質のコンホメーション保持に必要な構造要素を不安定化したことがわかった。上位で歯止め機構のように働くこれらの置換を祖先状態に回復させないかぎり、タンパク質の機能変化をもたらした重要な変異を元に戻したとしても、機能をもたないタンパク質が生じる。しかし、最初にこれらの制限的に働く置換が元に戻っても、祖先型の機能増強には全く役立たない。これらの知見は、たとえ祖先型の機能に有利な選択圧が働いても、直接の逆行が起こる可能性は極端に低くなることを示しており、タンパク質の進化に歴史的偶然性が重要な役割を果たしていることが示唆される。 Full Text PDF 目次へ戻る
