新規なタンパク質配列をコードする遺伝子は、ゲノムに普遍的な特徴として見られる。それらは分子および細胞レベルの進化的革新を駆動し、しばしば種特異的な性質に寄与する。現在、その起源に関する過程を解明しつつある。すなわち、非コード配列からのde novo生成や、極端な配列発散を通じた生成などである。しかし、各過程を通してどれほど、またどのような種類の新規タンパク質が進化するのかは依然として不明である。ここで、起源のメカニズムが、その結果として得られるタンパク質の構造的および機能的ポテンシャルに影響するのかが問題となる。そこで本研究では、Saccharomycotina酵母の亜門全体の規模で、遺伝子およびタンパク質の新規性について大規模な計算論的調査を行った。我々は332種において、5,000件超の頑健なde novo遺伝子を検出し、極端な配列発散によって生じた10,000件超の新規遺伝子と比較した。その結果、新規性の進化には2つの明確な様式があることが明らかになった。注目すべきことに、de novoタンパク質のうち40%はミトコンドリアへの局在が予測される一方、発散型では15%にとどまり、さらに発散型は著しく長く、またより無秩序であることも示された。新規タンパク質に対して保守的に予測された三次構造を詳細に解析すると、新規なフォールドの「創出」は両方の過程で起こり得るが、de novoの方がより起こりやすいことがわかった。加えて、非コード配列から既存のタンパク質フォールドが進化的に「再創出」される事例も示した。本研究は、新規タンパク質の起源と重要性への理解を深め、新たな構造的・機能的特性評価に向けたさらなる研究の方向性を切り拓くものである。
https://doi.org/10.64898/2026.08.29.748005