[エピゲノム入門]2-4. 細胞の中にあるDNAの形

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このページから学ぶこと

・塩基の並び順は「塩基配列」とよぶ

・DNAはヒストンというタンパク質に巻きついている

・その巻きつき具合を調べるのがエピゲノムの一つ

今までのおさらい

以前の記事「染色体、DNA、塩基、遺伝子、ゲノムの違い」では、次のように解説しました。

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。

そのとき、細胞の機能を決めるタンパク質の作り方は「塩基の並び順」として暗号化されており、暗号化されたタンパク質の設計図が遺伝子であるとも紹介しました。

今回の解説では、塩基に注目することから始め、DNAを巻き取っているヒストンを紹介します。

塩基配列とヒストン

これまで「塩基の並び順」と書いていたことは、専門用語では「塩基配列」といいます。今後も頻繁に出てくる重要な単語なので、これを機に覚えておきましょう。

なぜ重要かというと、繰り返し述べているように、塩基配列はタンパク質の設計図が暗号化されたものであり、場合によってはたった1つの塩基が別の塩基に変わるだけでタンパク質が機しなくなる場合があるからです。

塩基にはA、T、G、Cという4種類があります。英語のアルファベットは26文字ですが、それよりもさらに少ない種類で暗号化されていると考えてください。なお、A、T、G、Cは、それぞれアデニン(adenine)、チミン(thymine)、グアニン(guanine)、シトシン(cytosine)とい能う正式名称の頭文字を取ったものです。

次に、ヒストンについて解説します。ヒストンは、エピゲノムを理解する上で非常に重要な役割を果たしています。

ヒストンとは、DNAを巻き取っているタンパク質の名前です。やや潰れた円柱のような形をしています。ヒストンの柱の側面にDNAが巻きついており、巻きつく長さは147塩基分。ヒストンにDNAが巻きついた状態のものを「ヌクレオソーム」といいます。

ヌクレオソームがさらに集まり、数珠のように高密度に詰まった状態のものは「クロマチン」とよばれています。クロマチンがさらに集まったものが、細胞の核の中で「染色体」としてよばれているものです。

ヒストンとクロマチンはエピゲノムの本質の一つ

最後に、なぜヒストンやクロマチンといったものでDNAは巻き取られているのか、その理由を解説します。

最初にクロマチンが発見されたときは、DNAをコンパクトに折りたたむためであると考えられました。ヒトのDNAの長さは2メートルもあり、それを目に見えない細胞の中に入れておくために折りたたむ工夫というわけです。

この考えは実際に正しいのですが、「遺伝子の使い方」という研究が進むにつれて、クロマチンやヒストンがエピゲノムで重要や役割を果たしていることがわかってきました。

タンパク質の設計図である遺伝子を読み取ることは、塩基配列を読み取ることと同じ意味をもつと考えてください。そして、DNAがヒストンに巻きついたままでは、塩基配列が読み取れないと考えてください。

もし、必要なタンパク質を作りたいときには、そのタンパク質に対応する遺伝子の塩基配列を読み取る必要があります。必要とするところだけ、ヒストンからDNAが離れることができれば、塩基配列を読み取ることができるようになります。

 

つまり、塩基配列を読み取らないところは普段DNAをヒストンに巻きつけておいてタンパク質が作られないようにしておき、必要なタンパク質に対応するDNAだけをヒストンから離して塩基配列を読み取れる状態にしておく、という切り替えを行なっているのです。

ヒストンや、ヒストンが集まってできたクロマチンがどの程度ほどけているかということが、遺伝子の使い方と密接に関係する情報であり、まさにエピゲノムの本質の一つとなります。

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