[エピゲノム入門]2-2. 染色体・DNA・遺伝子・ゲノムの違い

このページから学ぶこと

・細胞を拡大すると染色体、DNA、塩基の順に見えてくる

・遺伝子は、タンパク質の設計図が暗号化されている塩基の並び順のこと

・ゲノムとは「すべての遺伝情報」という意味

細胞を拡大して見ていく

ここから先は、遺伝子、DNA、ゲノムなど、似たような意味の言葉が多く出てきます。どれも一度は聞いたことのある用語かもしれませんが、これを機にそれぞれどういうものなのか、理解しておきましょう。

今回は、細胞を少しずつ拡大していき、最初に染色体、DNA、塩基を見ていきます。そのあとで、遺伝子とゲノムについて解説します。

染色体からDNA、そして塩基へ

細胞の中には「核」というものがあります。この中にDNAが入っているのですが、まずは少しずつ拡大して見えるものから見てきましょう。

細胞の核の中には「染色体」というものがいくつか(ヒトの場合は44本)入っています。細胞を薬品に漬けると、染色体には色が付いて見えるようになるので、そう呼ばれています。肉眼では見えませんが、中学校の理科の実験で光学顕微鏡を使って見た覚えのある人はいるかもしれません。

図で示すように、染色体の正体は、長い1本の「DNA」が多数の「ヒストン」に少しずつ巻きついて折りたたまれたものです。

ヒストンは、エピゲノムに深く関係するタンパク質ですが、ここではその説明は後回しにして、遺伝子と深い関係のあるDNAに注目していきます。

染色体からDNAをほどいていくと、2本の紐がねじれたものとして現れます。2本の紐をさらにほどいていくと、内側にA、T、G、Cという4種類の文字があります。この文字は「塩基」というもので、DNAには塩基が大量に存在しています。その数、ヒトなら約60億個。1つの細胞の中に、約60億個の塩基が含まれています。

 

ちなみに、DNAとは「デオキシリボ核酸(deoxyribonucleic acid)」の略で、DNAは塩基の他にデオキシリボースやリン酸というものが含まれています。

ここまでの内容をまとめると、

       染色体 = DNA + ヒストン

       DNA = 塩基 + デオキシリボース + リン酸

       塩基にはA、T、G、Cの4種類がある。

遺伝子を考えるときには、このうち、塩基の「並び順」が重要になります。

遺伝子: DNAの中で、タンパク質の設計図が塩基の並び順として記述されている部分

塩基の「並び順」が重要とは、どういうことでしょうか。

例えるなら、塩基の並び順は、私たちにはわからない暗号のように見えます。しかしこの記述にはある情報が含まれています。その情報とは「このタンパク質を作りなさい」というものです。

前回の記事「細胞の機能」では、数多くのタンパク質が細胞の中にあることを紹介しました。そのタンパク質を作るための情報源が、DNAの塩基の並び順として暗号化されています。

一部の塩基には筋肉にあるタンパク質「ミオシン」を作るための情報が、別のところでは赤血球にあるタンパク質「ヘモグロビン」を作るための情報があります。

このように、タンパク質を作るための設計情報こそが「遺伝子」と呼ばれているものです。言い換えれば、遺伝子とは、DNAの中で塩基の並び方として記述された、タンパク質の設計図です。

DNA全体の中で、タンパク質の設計図の部分つまり遺伝子の部分は、ヒトの場合で全体の1.5%ほどと言われています。DNAのそれ以外の部分はタンパク質の設計図つまり遺伝子ではありません。しかし、遺伝子の働きを制御したり助けたりその他の重要な役割を持っています。

ゲノム: すべての遺伝情報

最後に、ゲノムという言葉を解説します。

「ゲノム」とは「すべての遺伝情報」という意味です。

DNAが塩基などから成る「物質」であるのに対して、ゲノムはその塩基配列を読み取った「情報」です。DNAに載っている遺伝子の部分の情報と、遺伝子以外の部分の情報の両方が含まれます。つまり遺伝にかかわる全情報であり、ある生物の細胞核の中にあるDNA(細胞核の中には複数の染色体があり、それぞれに1本のDNAがあります)のすべての塩基配列を読み出した全情報です。

先ほど、遺伝子はタンパク質の設計図と書きましたが、生物の中には数多くのタンパク質があります。ヒトの場合、2万種類以上の遺伝子があり、それぞれの遺伝子から別のタンパク質が作られます。

つまり、ある生物の特徴を知るためには、すべてのタンパク質の特徴を知る必要があり、その情報である遺伝子もすべて知る必要があるのです。

そこで、1つの遺伝子だけに注目するのではなくすべての遺伝子の情報、それに遺伝子以外の情報を合わせて、「ある生物がもつすべての遺伝情報」という意味として「ゲノム」という言葉が作られました。

例えば「遺伝子解析」と言うときには、ある遺伝子のみに注目して塩基の並び順を調べることを指しますが、「ゲノム解析」はすべての遺伝子と遺伝子以外の部分に対する塩基の並び順を調べることを意味します。

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