アルバート・エリヴェス

アルバート・エリヴェス（1972年3月4日生まれ）は、動物の発生と発生に伴う疾患（がん）の基礎となる転写エンハンサーを研究する発生遺伝学者である。エリヴェスは、遺伝暗号の二重起源と普遍的ホモキラリティーに関するpacRNAモデルも提唱した。^[1]彼は、遺伝学、進化学、発生生物学、遺伝子制御の交差点における研究で知られている。^{[2] [3] [4] [5]彼は、}カリフォルニア工科大学、カリフォルニア大学バークレー校、ダートマス大学で勤務し、アイオワ大学の准教授である。

エリヴェスは、核細胞質内の巨大DNAウイルスの遺伝子が、線状でクロマチン化された真核生物の染色体の進化の中間段階とその遺伝子制御のメカニズムにどのように影響するかを示しました。^{[6] [7]}

エリベス博士の主な研究は、動物の発生と癌疾患の基礎となる転写エンハンサーの「制御文法」に関するものです。動物ゲノムのアセンブリを利用して、エリベス博士は、機構的に同等なエンハンサーの非相同サブセットの基礎となる複雑な遺伝子制御コードを発見しました。^{[3] [4] [8]これらのコードは、}転写因子（TF）結合部位の組み合わせ「辞書」、それらの結合部位の機能的屈折（複数のTFによる結合親和性と競合が制約されるいわゆる「特殊部位」）、および複雑な部位の順序付け（それらの部位の方向と位置間隔）で構成されています。ヌクレオソームの「制御読み取りフレーム」内でのこれらの複雑な制御コードの関係が重要な目標です。^[9]彼の研究室の研究はまた、突然変異メカニズム（マイクロサテライトリピートのずれ）が、ポリグルタミンに富む因子をリクルートする複雑な結合部位の配置を機能的に調整する上で重要な進化的役割を果たす仕組みを解明しました。^{[2] [5] [10]}同様に、エリベス研究室は、発達シグナルを統合する新しいポリグルタミン複合体リクルートエンハンサーの同定を先駆的に進めており、^[9]また、それらのエンハンサーを標的とする主要な発達因子のポリQ対立遺伝子シリーズも同定している。^[11]

この研究の重要な意味は、遺伝子制御ネットワークがシスとトランス（それぞれエンハンサーDNAとポリQをコードする遺伝子）の両方でインデルによって大きく進化しているということです。インデルは主に、急速に進化し、正確な遺伝子型判定が難しい不安定なマイクロサテライトリピートによって生成されるため、機能的遺伝子変異の大きな部分は、一塩基多型とせいぜい非反復関連インデルのサブセットに 焦点を当てたゲノムワイド関連研究では扱われていません。

Erivesらは、異なるモルフォゲン勾配応答がDNA配列にどのようにコード化されているかを調べた。^{[2] [5]彼らは、異なるサイズの}卵を持つ多様なショウジョウバエ種を用いて、構造化されたエンハンサーのセット^{[4] [8] が}濃度勾配の変化に対してどのように共進化または共適応したかを調べました。モルフォゲン勾配システムは、発生生物学の核となる基本的主題です。モルフォゲン勾配応答がどのようにコード化されているかのモデルは以前にも提案されていましたが、共通の調節文法から構築され、ゲノム全体に位置する無関係なエンハンサーのセット全体ではテストされていませんでした。

この研究から、3 つの大きな予想外の発見が得られた。最初の発見は、一般に勾配応答は、予想されたように転写因子(TF) 結合部位の質や量 (部位密度) の変化によって進化するのではなく、形態形成 TF とそのパートナー TF の結合部位間の正確な間隔の変化によって進化するということである。^[2] 2 番目の発見は、そのようなエンハンサーでの同型部位のクラスタリングは、進化する 昆虫 卵における異なる閾値応答の選択という複雑な進化の歴史の結果であるということである。^{[5] 3 番目の関連する発見は、異なる応答の頻繁な選択は、本質的に不安定で、新しい}インデル対立遺伝子の生成に最も関与しているマイクロサテライト反復領域も豊富にするということである。^{[5] [10]}

エリヴェスの研究は、形態形成反応における固有の空間的・時間的矛盾の存在と、それが自然界で補完的な形態形成勾配を介してどのように処理されるかを示した。^{[12] [13]}

古細菌ゲノムから得た知見を活用し、エリヴェスは「プロトアンチコドンRNA」（pacRNA）の立体化学モデルを詳細に記述しました。 ^[1] pacRNAモデルは、普遍的な遺伝コード（コドンテーブル）、生体アミノ酸、および生命におけるそれらの排他的なホモキラリティの組み合わせの起源を事前に決定したとしています。このモデルは、初期のRNAワールドがアミノアシル化されたRNAワールドであり、タンパク質構成アミノ酸がヌクレオチドベースのポリマーとの互換性のある相互作用によって生じたことを示唆しています。pacRNAモデルは、さまざまなアンチコドンジヌクレオチドおよびトリヌクレオチド配列とさまざまなアミノ酸との間の可能な相互作用を明示的にリストしています。ヌクレオチドがD-リボースベースの場合、L-アミノ酸が優先されます。

pacRNAの世界では、コドンは自己アミノアシル化されたpacRNA/プロトtRNAをリクルートするためのシス要素として発生します。したがって、このモデルの興味深い点は、（アンチ）コドンテーブルがリボソームベースのタンパク質翻訳の起源以前の進化の歴史の中で決定されていることです。pacRNAモデルは、現存するtRNAが生命の3つのドメインすべてで大幅に変更されている理由を説明できるかもしれません。

エリヴェスは、NASAの2012年宇宙生物学科学会議^[14]で初めてpacRNAモデルを発表し、最近では地球上の生命の起源に焦点を当てた2013年アイオワシティダーウィンデーフェスティバル^[15]で発表しました。

タンパク質複合体がエンハンサー DNA とどのように相互作用するかに焦点を当てた Erives のエンハンサー研究と同様に、彼の pacRNA 研究は、生体アミノ酸が初期生命のヌクレオチドベースの分子とどのように有益に相互作用したかに焦点を当てています。両方の研究分野は、線形分子の複雑なパターンが 3 次元の相互作用からどのように出現するかを実証しています。

エリヴェスは博士課程の指導教官マイケル・レヴィンとともに、ホヤの 発生遺伝学に関する論文をいくつか執筆し、原始脊椎動物の体制の進化に関する重要な洞察を示した。^{[16] [17] [18]この研究では、} Cionaシステムを使用して大量の胚を生成し、エンハンサーDNAを電気穿孔した。

エリヴェス氏は京都大学の佐藤典研究室と共同で、一冬を研究に費やし、遺伝子組み換えカタユウレイボヤでBrachyury転写因子を過剰発現させることで、脊索特異的遺伝子の最大規模のコレクションを特定した。 ^[19]脊索は脊索動物の体制における決定的な進化的革新であり、この研究は、この重要な発達的・構造的組織から発せられる形態形成シグナルの理解を深めるために設計された。

2001年、エリベスは、現在マイクロソフトの主席研究ソフトウェア開発者であるポール・ミネイロとともに、カリフォルニア工科大学関連企業であるCodeGrok（コード「グロク」）^{[20]を共同設立した。同社は}カリフォルニア州パサデナでスタートしたが、 2回目の資金調達後にカリフォルニア州バークレーに移転した。最初の3年間、CodeGrokは機械学習手法を開発し、それを使用してヒトゲノムから転写エンハンサーを識別、分類、クローン化し、薬物スクリーニングやその他の用途のための経路特異的な細胞ベースのレポーターを構築した。同社の社名は、ロバート・ハインラインの小説「異星人の冒険」と、何かを深く直感的に理解することを意味する同社の「グロク」の概念にちなんで名付けられ、ヒトゲノムの調節コードを「グロッキング」するという目標に関連している。同社は現在存在しないが、多くの人がその名前を発音できなかったため、スタートアップ企業に名前を付ける際にしてはいけないことの面白い例としてよく引用される。^[21]

• アイオワ大学教員ページ
• 空間と時間の発生遺伝学
• ダートマス大学のエリヴス研究室のページ
• ダートマス大学教授がNSF CAREER賞を受賞
• ダートマス大学の生物学者が分子進化における大きな発見