| ヒト遺伝子 |
（約30000個）
「人間の全遺伝情報(ヒトゲノム)の概要を分析していた日米欧など国際共同チームと米国のセレラ・ジェノミクス社は2/11日、人間の構造や機能のせけ異常方の核となる部分は約１.５％に過ぎず、生命活動の基本となる遺伝子の数も、定説の１０万個ではなく約３万個が有力などとする多彩な新発見を発表した。
人間の遺伝子数がハエ(ショウジョウバエ)の２倍あまりの少なさだったことに、研究者たちは「少ない遺伝子が複雑な生命活動を支える仕組みを解明することが課題」と指摘している。
体質や性格などの個人差に関する１人ひとりの微妙な遺伝情報の違い「ＳＮＰ(一塩基多型)」がある場所は、国際チームが１４０万カ所、セレラ社が２１０万カ所と推定。この数や人種ごとの遺伝情報の比較から同社は、人種が違っても差は０.０１％とした。
データは、他の生物の遺伝子とも比較、７４％がほぼ共通と判明し、進化の過程で多くの遺伝子を受け継いだことを裏付けた。
◇遺伝子の総数：約３００００個
◇遺伝子の主要部分：全遺伝情報の約１.５％。
◇全遺伝子の機能の約４０～６０％を推定。
◇全遺伝子の７４％は、他の生物と類似。
◇遺伝子２２３個は、感染した細菌に由来。
◇遺伝情報の４５％は同じ文字(塩基)列の繰り返し。
◇解読した遺伝情報の文字(塩基)数は、全約３１億個のうち、２７億２０００万個～２６億５０００万個。
「３万個前後だとすれば、体の仕組みが簡単なショウジョウバエ(約13000個)の２倍強に過ぎない。体内では、この数の遺伝子で、１０万種以上ある酵素やホルモンなどのタンパク質を作り分けていると考えられる。作り分けのメカニズムを解明することが、病気の原因などを突き止め医薬品開発を進める上で新たな課題になる。」
２２０００種類確認
ヒトゲノムを解読した日米など６カ国の国際研究チームは３万～４万と予測されている人間の遺伝子のうち、約２２０００種類を確認し、2004年10/21のネイチャーに発表した。最終的な遺伝子の数は多くても３万前後になるとみられ、ネズミやハエなどと大差がないと見られる。
| 遺伝子数 |
ゲノムの大きさ（塩基対） |
| ヒト |
26000 |
30億 |
| マウス |
26000 |
26億 |
| クサフグ |
21000 |
4億 |
| メダカ |
21000 |
8億 |
| カエル |
21000 |
17億 |
| 線虫 |
14000 |
1億 |
| ジョウジョウバエ |
14000 |
1億8000万 |
| 酵母 |
6000 |
1500万 |
| 大腸菌 |
4000 |
464万 |
| イネ |
32000 |
3億8000万 |
| トウモロコシ |
32000 |
23億 |
|
| 日本人 |
のゲノムを初めて解読
2010年、理化学研究所ゲノム医科学研究センターの角田達彦チームリーダーらが「次世代シークエンサー」を使って日本人ゲノムの快速に成功した。
次世代シークエンサーは、ＤＮＡを細かく断片化し、大量の断片を同時に読み取り高速で解析できる。
日本人男性1人の血液から採取したＤＮＡを約5ヶ月で解読した。
塩基が個人によって異なる場所（ＳＮＰ）を313万カ所見つけ、国際プロジェクトで解読されたヒトゲノムにはない約300万個の塩基対を新たに発見した。
成果は10/24にネイチャー・ジェネティクス（電子版）に発表 |
| 螺旋構造 |
目に見えない遺伝子がダイナミックに動く様子をとらえることに、原田慶恵・東京都臨床医学総合研究所室長が成功した。遺伝情報の本体で二重螺旋構造をしているＤＮＡ(デオキシリボ核酸)は情報を読み出す時に、螺旋構造に沿ってグルグル回りながら動いていくことが分かった。遺伝子の異常で起きるガンなどの病気解明につながると期待されている。
微小な生物の動きを捕らえる研究を始めたのは大阪大学に入った1985年頃。筋肉研究で世界的に有名な柳田俊雄教授のもとに飛び込んだ。「何でも肉眼で見てみたい」という欲求が、困難といわれた遺伝子の動きをとらえる技術の開発につながった。 |
後天的
遺伝学 |
（エピジェネティクス）
＝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。
☆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。
☆神経牙細胞腫
小児ガンの一種神経牙細胞腫の患者には、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。 |
| 修復 |
切れたＤＮＡどう修復
「生体内で遺伝や細胞の複製などの情報を担うＤＮＡが切れたとき、どんなふうに修復されるか？
その機構を解明する上でカギとなる新たな物質が、池田日出男・東京大医科学研究所教授(分子生物学)らのグループによる酵母菌を使った実験で見つかった。
ＤＮＡの２本鎖が放射線などによって切断されると、どんな生物でも事故修復機能が働いて元の戻そうとする。酵母菌の場合、２本鎖が同じ部分で切断されたときには、[Ku]と呼ばれるタンパク質が中心になって働き、さらに別の３種類のタンパク質が関与することがすでに知られている。
池田教授らはこれ以外にも関与物質があるのではないか？と考え、[Ku]と結合する物質を探した。その結果、[Sir]と呼ばれるタンパク質が結合していることが分かった。[Sir]はタンパクの合成に関わるＤＮＡの転写を抑える働きをすることは知られていたが、これまで修復と関係づけられることはなかった。
Sirを作る能力のない酵母菌を作り、切れたＤＮＡの修復能力を調べた結果、正常な酵母菌の1/30に低下していた、ガンマ線照射後の生存率も大幅に下がった。Sirが修復に不可欠であることが裏付けられた。
ほ乳類にもSirに似た物質があると考えられており、ヒトのＤＮＡ修復の 解明にも役立ちそうだ。
欠陥遺伝子を修復
「ある種の植物には親から受け継いだ欠陥のある遺伝子を自然に修復する能力が備わってていることを、米パーデュー大の研究グループが突き止めた。2005年3/24付けのネイチャーに掲載。
19世紀のオーストリアの植物学者メンデルが基礎を築いた遺伝学によれば、生物は親から子へと遺伝子を受け渡すことで形や性質を伝える。しかし、米パーデュー大のグループはオランンダガラシなどの仲間を研究中に、親の代に突然変異で生じた欠陥遺伝子が子の細胞内で祖父の代と同じ正常な遺伝子に戻っているケースを見つけた。遺伝学の常識を覆す発見
遺伝子の変異を人工酵素で修復
2010年、東京大学先端科学技術研究センターの小宮山真教授らはＤＮＡの狙った部分を切断できる人工酵素を使って、病気の原因となる遺伝子の変異を修復する技術を開発した。
人間をはじめ多くの生物の細胞には一対の相同なＤＮＡがあり、片方が切断されても、もう一方を“鋳型”にして切断されたＤＮＡを修復できる。小宮山教授らは開発済みの自由にＤＮＡを切断できる人工酵素を使って、遺伝子変異を修復した。この人工酵素は20前後の塩基配列を見分けて働くため、狙った1カ所を精度良く切断できる |
| メンデル |
優性の法則
2010年、奈良先端科学技術大学院大学の高山誠司教授と樽谷芳明研究員らは、アブラナ科の植物を使い、優性の遺伝子の形質だけが現れる「メンデルの優性の法則」が起こる仕組みをみつけた。
優性側の遺伝子のそばで低分子のＲＮＡが作られ、これが劣性の遺伝子を「メチル化」という作用で働きを抑え込んでいた。
成果は8/19のネイチャーに掲載。
生物は両親からそれぞれ遺伝子を受け継ぐが、子供には一方の形質だけ現れる場合が多い。この「優性の法則」は、劣性側遺伝子が本来の機能を失って起こることは知られていたが、ほかに仕組みがあるかは分かっていなかった。 |
| ２つの顔 |
突然変異でガンを引き起こすような遺伝子が、正常な状態でもガンに深く関与していることを、日米の研究グループがマウス実験で突き止めた。
ガンの種類によって悪化に関わったり、逆に悪化・転移を抑えたりする。
京都大学医学研究科の高橋智聡・特任助教授と米ハーバード大学との共同成果。
2005.1219ネイチャージャネティクスに掲載。
この遺伝子は「Ｎ-ras」。突然変異を起こすと異常なタンパク質をつくり、膵臓や消化器などにガンを引き起こす原因となることが知られ、『プロトがん遺伝子』と呼ばれる。ただ、正常状態での作用は不明だった。
遺伝子改変技術を使い、Ｎ-ras遺伝子を働かないようにしたマウスと、ガンンを抑制する「Ｒb」遺伝子が機能しないマウスをそれぞれ作製した。この２匹のマウスを交配し、様々なパターンで実験した。
実験の結果、Ｒb遺伝子が働かない環境下では、Ｎ-ras遺伝子は正常な状態でも脳下垂体ガンを悪化させる働きがあることが判明。
また、甲状腺ガンでは逆に、Ｎ-ras遺伝子が正常な状態のままでガンの悪化や転移を抑える働きをしているという |
| ＣＮＶ |
【コピー数多型】
東京大学などの国際チームは、約２５０００種類あるとされる人の遺伝子のうち、約３０００種類は保有数に個人差があることを突き止めた。2006年11/23のネイチャーに掲載。
人間の体の設計図であるＤＮＡ（デオキシリボ核酸）は細胞内にある。ＤＮＡはひも状の物質で、個人の体質の情報を記録してある遺伝子はＤＮＡのところどころにある。
遺伝子は通常、１種類につき、両親からそれぞれ受け継いで２個あると考えられてきたが、人によっては１個しか見つからなかったり、３個以上見つかったりすることがある。『コピー数多型』（ＣＮＶ）と呼ぶ個人差で、遺伝子を構成する塩基配列の個人差（一塩基多型）とは別の個人差として注目されていた。 |
| 生物の回路図 |
遺伝子とタンパク質
2009年、ソニーコンピューターサイエンス研究所や理化学研究所、慶應義塾大学などは、生物の体内で働く遺伝子やタンパク質の関係を一目で分かる図を作成した。
ネイチャー・バイオテクノジー（電子版）に掲載。
作製したのは、遺伝子やタンパク質の相互作用や働きを、矢印や記号を使って表示する。電子工学分野で使う電子回路図に相当するもの。
生物の分野ではこれまで決まった表記方法が無く、化学者が共通して使う国際標準としての利用を見込む。
計算式で示すことも可能で、タンパク質の働きや分子の動きなどを高精度に解析したりシミュレーションできる |
| インプリティング |
を制御する塩基配列
2010年、国立成育医療研究センター研究所の緒方勤部長らは、父母のいずれか一方から受け継いだ場合にだけ働く「インプリティング」現象を制御する塩基配列を見つけた。
人の第14染色体上で2カ所発見した。このうち１つは胎児期の臓器の正常な形成に不可欠のものだった。
遺伝子のインプリティング異常で起こる病気の確定診断、体外受精などの生体補助医療、iＰＳ細胞の安全性評価などに役立つ。
人の遺伝子は通常、父親と母親から1つずつ受け継がれ、どちらの親由来でも同じように働く。ただ例外的に、父由来のみの時や母由来のみの場合に働く遺伝子があり「インプリティング遺伝子」と呼ばれる。異常があれば病気や成長障害に直結する。
研究グループは人の第14染色体上に、これらの遺伝子のインプリティングを制御する「インプリティングセンター」にあたる塩基配列を2カ所発見した。[ＩＧ-DMR][MEG3-DMR]と呼ばれる部分。このうち受精後に確立されるセンターであるMEG3-DMRは、臓器の正常な形成に必須の役割を果たしていた。 |
| シーケンス |
塩基配列
1990年に始まった「国際ヒトゲノム解読計画」では、約30億個の塩基を解読するのに30億㌦の資金と13年の歳月がかかった。
2010年3月、米女優のグレン・クロースさんが自分のゲノムを解読したと公表した。この作業は8日間と5万㌦ですんだ。
林崎良英・理研オミックス基盤研究領域長は「速度の向上は1年で50倍のペース。1人1000ドルが目標もまもなく達成される」という。
ガンの多くは、塩基配列の一部が正常な配列と違うときに発症する。
蛍光標識をつけた塩基を１つずつ検出する「1分子シーケンス」という技術がまもなく実用化になる。
食事などの生活習慣で遺伝子の働き方がどう変わるかというエピジェネティクス（後生的修飾）は期待される分野。 |
| 遺伝子 |
プログラミング機構
2011年、九州大学生体防御医学研究所と国立遺伝学研究所などは、哺乳動物の赤ちゃんが成長するときに欠かせない遺伝子が、生殖細胞の段階でプログラミングされる仕組みを発見した。
生殖細胞にだけ存在する小さなＲＮＡの一種が遺伝子のＤＮＡの一部に働くことを実験で確認した、
マウスの精子の元となる精原細胞の中から、約100万個の小さなＲＮＡを取りだし、次世代シーケンサーで配列を解読した。その結果、piRNAという小さなRNAのひとつが、精原細胞の中に数百個あることが分かった。
piRNAの配列が、赤ちゃんの成長に不可欠なRasgrf1という遺伝子のDNA配列の一部にそっくりであることを突き止めた。 |
