発生生物学：分節時計遺伝子のペアリングがロバストなパターン形成を引き起こす

遺伝子発現は本質的には確率論的過程だが、個体の発生や恒常性のために、細胞は多数の遺伝子群の発現を時空間的に協調させる必要がある。後生動物では、同時に発現される遺伝子のペアが同じ染色体上に隣接して存在することが多く、こうした遺伝子のペアは、種によるが、全遺伝子の10～50％を占める。共通した上流の調節因子によって相関する遺伝子発現が保証されるため、隣接する遺伝子のペアを維持することの選択優位性はこれまで解明されていない。今回我々は、ゼブラフィッシュの連鎖する2つの分節時計遺伝子her1とher7を用い、これを単一細胞レベルの転写産物の計数、遺伝子工学、リアルタイム画像化、計算モデル化を組み合わせて、遺伝子のペアリング（gene pairing）が転写相関を促進し、発生パターンの形成に表現型のロバスト性をもたらすことを明らかにする。得られた結果から、遺伝子のペアリングを妨げると振動と分節形成が乱れること、そしてher1とher7の連鎖がゼブラフィッシュの胚の体軸発生に不可欠であることが実証された。他の生物でも遺伝子のペアリングは同様に有利だと予測され、これらの知見は、胚やオルガノイドにおける正確な合成時計の作製につながるかもしれない。

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