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テロメア



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ビタミンC
ガン
テロメラーゼ



テロメア
天寿とガン分岐点
  • 「老化やガン研究者が、細胞中にある染色体の両端のナゾ解きに熱中している。『テロメア』と呼ばれるこの特殊な部分は、細胞分裂の度に短くなって老化具合を刻み込み、細胞の寿命を決めている。この為、『細胞寿命時計』ともいわれるが、細胞が異常に増殖してしまうガンにも関与していることが分かってきた。
  ●[染色体複製守る]
  • 「染色体は、生物の遺伝情報を担う遺伝子の塊。人間の場合、全部で23対の染色体があり、「女性はXX、男性はXY」で有名な性染色体もその一つだ。染色体は核と呼ばれる細胞の中心部にあって、その頭部と末尾には特殊な帽子のような部位がある。これが、テロメア。テロメアの『テロ』はギリシャ語で『末端』を意味する言葉だ。染色体は細胞が分裂して増える時に、自分のコピーを作り、コピー染色体を新たに細胞に引き渡す。だが、複製の機構はいささか不完全。細胞分裂の度に染色体の端が短めにコピーされていくので、端に近い場所にある遺伝子が削られ傷つく恐れがある
     
    そこで生物は進化の過程で染色体の先頭と最後尾に「削られ役」のテロメアを置いた。生物の体の中では、細胞が分裂するたびに、テロメアが短くなっていく。だから子供と老人のテロメアを比べると老人の方が短い。テロメアが限界近くまで短くなると細胞は老化し、天寿を全うする。テロメアが生命科学の科学者から「細胞寿命時計」と呼ばれる所以だ。テロメアが極端に短くなって分裂能力が衰える一例は『動脈硬化』だ。血管の内側の細胞が傷つくと、其の都度新しい細胞が生まれるが、何度も繰り返すと最後に、血管は修復されなくなる。 広島大学医学部の井出利憲教授はテロメアが短くなるにつれ、体内で免疫にかかわっているインターフェロンやインターロイキンなどの生理活性物質の放出量が増加する奇妙な現象を見つけた。どちらも、通常は人間の役に立つ善玉物質だが、大量に放出されると支障を来す恐れがある。井出教授は「テロメア短縮が染色体内部の遺伝子に影響を与えた」とみている。テロメア研究の転機となったのはテロメアの長さを維持する特殊な酵素テロメラーゼの発見だ。80年代末のことだ。『テロメラーゼ』は染色体の複製の際、事前にテロメアが削られる長さの分だけ巧妙にテロメアを長くする役割を果たしていた。
  ●[正常細胞に無効]
  • 「だが不思議なことに人間では、生殖細胞と一部の体細胞を除き、ほとんどの細胞で、この酵素は働いていなかった。テロメラーゼが働いたのは、健康な細胞が異常をきたしたガン細胞。テロメラーゼによってガン細胞はテロメアの長さが維持され、永続的な分裂能力を獲得していた。特殊な酵素は悪役の「不死化」に奉仕していたことになる。この仕組みに着目すれば、ガン細胞の増殖を防げるからだ



ビタミンCが細胞の寿命延長
  • 広島県立大学と広島大学、昭和電工の共同グループは血管細胞内のビタミンC濃度を高めることで細胞の寿命を延ばすことに成功した。細胞の老化に伴い短くなる「テロメア」という特殊なDNA(デオキシリボ核酸)の短縮化をビタミンCが抑制することで細胞が長生き出来るようになると見ている。
    「広島県立大学の三羽信比古教授らの共同研究グループは、細胞に吸収されて細胞内でビタミンCに変わる『Asc2P』と呼ぶビタミンCの前駆体を開発。培養した人間の血管内皮細胞にこの物質を加えたところ、通常なら約1億3000万倍(分裂回数27回)に増えると死んでしまう細胞が約2兆2000億倍(分裂回数41回)まで増えることを突き止めた。
    染色体の一部を構成するテロメアは細胞が分裂するたびに150塩基対ずつ短くなり、全体の長さが7000塩基対になると細胞が死ぬことが知られており、細胞の寿命を決める[時計]の様な役割を果たしていると考えられている。『Asc2P』を加えると、テロメアの短縮速度は遅くなり、1回の分裂で41塩基対ずつしか短くならず、細胞の老化スピードが約7割減速することがわかった。
    『Asc2P』を投与すると、細胞内のビタミンC濃度は細胞外の67〜120倍に高まり、細胞内でテロメアを傷つける働きをしている[フリーラジカル]という化学物質の量を約53%抑制することも分かった。共同研究グループは細胞内で出来たビタミンCがフリーラジカルの発生を抑えて細胞の寿命延長に貢献したと見ている。ネズミを使った動物実験でも『Asc2P』を投与すると4時間後に血液中 のビタミンC濃度が約3倍に増え、通常のビタミンCを飲むより効果が2〜3倍長く続くことを確認しており『Asc2P』が「内臓の機能低下を防ぐ老化防止剤などに応用できるのではないか」と三羽教授は期待している
テロメアの存在が減数分裂に欠かせない
  • 細胞の染色体の先端にあり、寿命にかかわるとされるテロメア。これがなくなっても分裂し続ける酵母の変異体を石川冬木・東京工業大学教授らが見つけ、米科学誌ネイチャ-・ジェネティクス1998.10月号に発表した。この酵母は遺伝情報をそのまま複製する分裂は出来たが、生殖につながる減数分裂は出来なかった。テロメアの存在が減数分裂に欠かせないことを示す。
    テロメアは寿命ばかりでなく生殖を考える上でも重要なカギを握っているようだ。
    テロメアは、細胞分裂のたびにその長さが短くなることから、細胞の分裂回数をはかる時計の役割を持つと考えられている。また、テロメアの長さがある限界を超えて短くなると、染色体の構造を安定に保つことが出来ないことの知られている。
    石川教授らは、このテロメアの長さを維持するのに必要な遺伝子を発見。遺伝子操作でテロメアの長さを維持できない酵母をつくったところ、染色体が不安定で、成長が遅くなり、酵母集団の形はほとんどいびつになった。
    ところが、その集団の中に形が正常に見えるものがあった。調べてみると、この酵母の染色体は端が融合し、テロメアにない環状になっていることが分かった。(環状染色体)
    環状の染色体は安定しており、分裂を繰り返すことが出来た。しかし、減数分裂は出来なかった。
    正常な酵母は分裂による栄養増殖と減数分裂による有性生殖をする。
    減数分裂は角膜に包まれた核を持つ真核生物の特徴だ。2つの性の遺伝子を組み合わせて新たな遺伝情報を持った子供をつくることは、大量の遺伝情報を持つ生物の進化には欠かせないと考えられている。
    石川教授は「減数分裂をするには、線状の染色体とテロメアが不可欠であることが分かった。テロメアは結局、性と寿命の双方の起源に関わっているのではないか」と話す。
  • 生殖細胞の染色体を分配するタンパク質
    • 2014年、東京大学の渡辺嘉典教授らは、ほ乳類の精子や卵子で染色体が半分に別れるときに欠かせないタンパク質を見つけた、
    • 成果はネイチャー・セルバイオロジー(電子版)に掲載。
    • マウウの生殖細胞内で経口タンパク質を光らせることによって染色体の運動を観察することが出来た、染色体の端にある「テロメア」を中心に染色体の運動が重要な働きを持つことが分かった。
    • 減数分裂の染色体の運動を制御するタンパク質「TERB1」を発見した、





がん増殖を抑制
  • 「杉山弘・京都大学教授は、ガン細胞の増殖を抑える新しい物質を見つけた。もともとは液晶パネル向けに開発された『キラルヘリセン』と呼ぶ有機化合物。
    新物質が作用するのはガン細胞が持つ特殊な酵素『テロメラーゼ』。ほとんどの正常細胞は細胞分裂のたびに染色体の末端にあるテロメラーゼという部分が短くなって細胞が老化し、やがて分裂できなくなる。しかしテロメラーゼがあると、テロメアのDNA(デオキシリボ核酸)が伸びて、際限なく増殖するようになる。
    実験で人工的に合成した人間のDNAに、テロメラーゼとキラルヘリセンを投与したところ、テロメラーゼだけの場合に比べてDNAの伸びを1/10に抑えることに成功した。
    ガン細胞のテロメアが伸びにくくなるため、細胞増殖に歯止めがかかり、1年以内にガン細胞が死滅するという。
ストレスが細胞の老化を早める
  • 2004年、強い心理的なストレスは細胞の老化を早める可能性が高いと、米カリフォルニア大サンフランシスコ校などのチームが発表。
    ストレスが様々な病気の引き金になることは指摘されていたが、具体的なメカニズムは不明で、同チームは細胞の老化が病気を引き起こす一因と見ている。
    チームは、病気の子供を介護している母親39人と、健康な子供を持つ19人について、免疫に関わる白血球細胞の核の中にある「テロメア」という部分の長さを調べた。テロメアは細胞が分裂して年を経るたびに短くなるので、細胞老化の目印の1つになる。
    介護している母親では、介護期間が長くなるほどテロメアが短かった。また母親全体の中で、調査に対し特に強いストレスを感じていると答えたグループ(14人)は、特にストレスを感じないグループ(14人)と比べ、年数に換算して9〜17年分もテロメアが短い
活性酸素がテロメアの長さに悪影響を及ぼす。
  • 活性酸素がテロメアを攻撃して傷つけ短縮させる。



人工DNAで伸ばす
  • 「2003年、米スタンフォード大学などのチームは、細胞の寿命を延ばす手法を開発した。微小な輪の形をした人工DNAを使い細胞が分裂できる回数を増やした。分裂を繰り返して若さを保つ細胞を作れば、移植用の組織培養に役立つ。
    細胞の染色体の末端にあるテロメアという部分は、細胞が分裂するたびに短くなり、ある程度まで短くなると細胞死につながる、実験ではこのDNAが鋳型のように働き、テロメアを構成する塩基配列を複写して付け加え、テロメアを伸ばすのを確認したという
テロメアを伸ばすかどうかを制御しているタンパク質の複合体Ccq1
  • 2008年、京都大学の石川冬木教授と三好知一郎研究員らは、細胞のガン化や老化に関わる染色体の末端部「テロメア」を伸ばすかどうかを制御しているタンパク質の複合体を発見した。
    複合体がテロメアを伸ばす酵素の作用を調整していた。ガン細胞はこの酵素を働かせて増殖することから新たな抗ガン剤のヒントになりそう。成果はサイエンス2008年6月号に掲載。
    実験は酵母の一種の分裂酵母で調べた。
    チームは[Ccq1]と[Tpz1][Poz1]というタンパク質を発見した。それらは他の3種類のタンパク質と共に複合体構造を形成していた。
    [Ccq1]は酵素と直接くっついている。すべてが連なっていると酵素の働きを抑え、結合の一部が切れると働きを促すという。
    人でも複合体構造が見つかっているが、[Ccq1]に相当するタンパク質は見つかっていない。発見できれば酵素の働きを抑えてガン細胞の増殖を抑える薬剤が開発出来る可能性がある。



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