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エピジェネティクス


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(エピジェネティクス)
後天的遺伝発現
  • epigenetics
  • DNAだけでは決まらない新しい遺伝学。
  • DNAの情報(塩基配列)は変わらないのに、細胞の性質が変化し、記憶・承継される概念。
  • 1968年、コンラッド・ワディントンが作った造語。
    • “遺伝子とそれがもたらす形質との関係を研究する分野を、アリストテレスの提唱したエピジェネシスにちなんでエピジェネティクスと呼ぶことにした”

双子の研究
  • 顔かたちがそっくりな双子が、異なる環境で育てられると、全く異なるキャラクターを持つ様になる。
  • DNAの配列の変化以上に、育った環境が異なる双子に違いが生じる原因は、DNAの配列だけによらない遺伝の仕組み「エピジェネティクス」(Epigenetics)の違い。
  • 一卵性双生児でも片方だけが発症する疾患がある。


一卵性双子児が形質を共有する割合が大きい順
  • (遺伝的影響が大)
    • 身長・・・90%(遺伝的影響が大きい)
    • 自閉症
    • アルツハイマー病
    • 統合失調症・・・50%
    • アルコール依存症
    • 双極性障害
    • 高血圧症
    • 糖尿病
    • 多発性硬化症
    • 乳がん
    • クローン病
    • 脳卒中
    • リウマチ・・・10%(遺伝的影響が少なく、環境的影響が大きい)
  • (環境的影響が大きい)
  •    (太田邦史「エピゲノムと生命」講談社)





X染色体の不活性
  • ほ乳類のメスでは2本あるX染色体の片方で遺伝子発現が抑制されていること。
  • 女性が男性に対して生命力が強い理由の1つがX染色体の不活性化
  • 性を決定する染色体にはX染色体と、短めのY染色体があります。女性はX染色体を2本、男性はX染色体とY染色体を各1本持っています。
  1. 三毛猫の模様
    • DNAの遺伝でなく、エピジェネティクスで決まる
    • 一卵性双生児でも三毛猫の三毛のパターンは全く異なる。





遺伝子に化学物質がくっついてその機能が変わることを研究する。
  • 最も注目されているのが、ガン関連遺伝子。遺伝子そのものの情報が同じでも、化学物質が遺伝子にくっつくか否かでガンにかかるリスクが変わる。
  1. ピロリ菌
    • 国立がんセンターと和歌山大学は、胃ガン患者や胃ガンの原因とされるピロリ菌に感染した人などの胃の組織を調べた。胃ガン患者では「LOX」や「FLNc」など9種類のガン抑制遺伝子のメチル基がくっついて、働かなくなっていることが明らかになった。
      ピロリ菌に感染していない人では、遺伝子にメチル基がくっついている人はゼロだった。これに対し、感染者では20%の人の遺伝子にメチル基がくっついていた。ピロリ菌を除去した人ではメチル基がくっついている割合は10%程度まで低下していた。
      「DNAにはピロリ菌が胃の細胞の遺伝子に与えた傷跡が残されている」と国立がんセンター研究所発ガン研究部の牛島俊和部長は語る。
  2. 神経芽細胞腫
    • 小児ガンの一種神経芽細胞腫の患者には、皮膚などにガンが広がっていても、抗ガン治療で治る者と、手術で取り除いても亡くなる患者がいる。その違いがメチル基にあった。遺伝子にメチル基がつくか着かないかでリスクが20倍高くなる。

後天的な遺伝子発現を追跡
  • 2013年、福井大学の沖昌也准教授と東京大学の小林徹也准教授のチームは、単一細胞で後天的な遺伝子発現の変化を追跡する手法を開発し、発現を制御する遺伝子を発見した。
  • 成果は米科学誌プロス・バイオロジー(電子版)に7/2掲載
  • 同じDNAを持つ細胞の多様性を研究するエピジェネティクスの一環。
  • 研究チームは分裂を繰り返す酵母に蛍光タンパク質の遺伝子を組み込み、世代を超えて発現状態が変化する領域を可視化するこtに成功した。
  • さらに、生物が本来持っている遺伝子発現の個体間のバラツキを統計処理し、定量的に分析。遺伝sの転写を調節する「GCN5」などの遺伝子が発現と非発現を司どることも明らかにした。

生きた動物で観察
  • 2014年、大阪大学の上田潤特任助教らは、DNAへ化学物質がくっついて遺伝子の働きが変わる「エピジェネティスク」と呼ぶ現象を生きた動物で観察する技術を開発した。
  • この現象はストレスや老化でがんを発症するときに関わっているとみられている。
  • 成果は米科学誌「ステム・セル・リポーツ」電子版に掲載。
  • マウスの遺伝子を組み換え、メチルかと呼ぶ化学変化を起こし働きが変わったDNAに結合する蛍光タンパクを細胞内で作るようにした。
  • 光で照らすと、マウスの全身が赤く光り、化学変化が起きた細胞を観察した。




性染色体異常のメカニズム
  • 不妊の原因の1つ
  • 2014年、国立成育医療研究センター研究所は、ほ乳類の受精卵で性決定を担うX染色体の異常が起こる仕組みをマウス実験で解明。
  • マウスではメスに成長する受精卵は精子と卵子からそれぞれ受け継いだX染色体を持つ。受精から着床までは精子由来のX染色体が働かずに卵子由来のものだけが働く。
  • X染色体上にある遺伝子「Xist」によってX染色体全体の働きが抑えられることは知られていたが、メカニズムは不明だった。
  • 阿久津英憲部長と福田篤研究員らは、染色体を構成するタンパク質「ヒストン」の化学反応に着目した。
  • マウス受精卵テストした、
  • ヒストンで起きる化学反応によりXistの働きが抑えられると、X染色体の働きが高まるのを突き止めた。
  • 健康な卵子ではXistの働きを高める化学反応が起きている。
  • 老化した卵子では化学反応に異常があった。






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