遺伝子のスイッチをオン・オフに制御する仕組み、エピジェネティクス|テーマ案内|文系の自然科学本の書棚HOME>テーマ案内>遺伝子のスイッチをオン・オフに制御する仕組み、エピジェネティクス遺伝子のスイッチをオン・オフに制御する仕組み、エピジェネティクス遺伝子のスイッチをオン・オフに制御する仕組み、エピジェネティクス。この読書テーマは、喩えるなら、DNAがその身にまとう「服装」のはなし(冒頭を変更して、DNAおよび遺伝子の説明を追加。この説明は、『細胞の中の分子生物学』(森和俊)より部分的に引用して組み合わせて作成した。同書の紹介文を最下部に追加した。2016.08.21)「DNAの塩基としてアデニン(A)、グアニン(G)、チミン(T)、シトシン(C)の4種類」がある。「このうちの1つの塩基と、デオキシリボース、リン酸が結合したヌクレオチドという基本単位が一列に多数連なったのがDNA」だ。「どのヌクレオチドを見ても、デオキシリボースとリン酸部分は共通」なので、「個々のDNAを特徴づけているのは塩基部分」になる。「4つの塩基A、G、T、Cを文字と考え、それらがどのような順番でつながっているかという文字情報を「塩基配列」と呼んで」いる。「DNAの膨大な塩基配列のうち、タンパク質のアミノ酸配列を指定しているところを「遺伝子」と呼んで」いる。「DNA内の遺伝子情報をもとにタンパク質が作られることを「遺伝子の発現」」と呼ぶ。)エピジェネティクスとは、ざっくりと捉えれば、遺伝子のスイッチをオンにしたりオフにしたりする仕組みのこと、といえるようだ。言葉を足していうと、つぎのようになる。エピジェネティクスとは、「DNAの配列には変化を起こさないで遺伝子の機能を調節する仕組み」のこと。(『エピジェネティクス入門』佐々木裕之)では、その仕組みはどのようなものだろうか。喩えていうと、DNAは「裸」ではなく、「服」を着ている。DNAの装いは、Tシャツを着ていたり、コートを着ていたりと、さまざまだ。このDNAの「服装」によって、遺伝子のスイッチがオンになったり、オフになったりしている。服装の喩えを用いて、エピジェネティクスのイメージを伝えているのは、『エピゲノムと生命』(太田邦史)だ。長いが引用してみたい。「実は我々の体の設計図であるDNAは「裸」ではありません。「ヒストン」という円盤状のタンパク質がDNAに数珠状に結合し、これが階層的に集合して、「クロマチン構造」や「染色体構造」と呼ばれる「服」を着たような状態になっています。その着ている服の状態(どのような飾りがついているか、薄着か厚着かなど)が、所々で異なっています。Tシャツを着ているように比較的薄着の場所では遺伝子のスイッチがオンになり、喪服やコートなどの厚着をしている場所ではオフになっているのです。DNAの着ている「服」が、ドレスコードのように、一つの意味を持つ「コード(暗号)」を表現しているのです」DNAの「服装」によって、遺伝子のスイッチがオンになったりオフになったりしているのであれば、「DNAの変装法」(『エピゲノムと生命』)は、具体的にはどのようなものだろうか。それは、「ヒストン修飾」と「DNAメチル化」。したがって、エピジェネティクスとは何かを具体的にいうと、つぎのようになる。エピジェネティクスとは、「ヒストンの修飾とDNAメチル化による遺伝子発現制御」である。(『エピジェネティクス』仲野徹)ヒストン修飾にはいくつかあるが、現時点(2015年)では、一般書ではおもに「アセチル化」と「メチル化」の解説がなされている。説明すると、つぎのような感じだ。ヒストンはタンパク質なので、アミノ酸から構成されている。リジン、アルギニンといったアミノ酸をたくさん含んでいる。「アセチル化はリジンにアセチル基が、メチル化はリジンあるいはアルギニンにメチル基が付加される修飾である」(『エピジェネティクス』仲野徹)DNAメチル化とは、ざっくり説明すると、DNAにメチル基が付くことで、「シトシン(C)」に付くようだ。『エピジェネティクス』(仲野徹)では、覚えておくべきポイントをこう述べている。「ヒストンがアセチル化をうけると遺伝子発現が活性化される」、「DNAがメチル化されると遺伝子発現が抑制される」。同書によると、これが「基礎の基礎」だという。ここで、エピジェネティクスを知るために、もうひとつ言葉を足しておきたい。それは、「遺伝子のスイッチのオン・オフは細胞分裂を経て安定に伝達される」(『エピジェネティクス入門』佐々木裕之)ということ。具体的にはどういうことかというと、同書ではこう述べている。「いったん特定の種類の細胞に分化すると、その特徴を失うことなく細胞分裂を続けます。結合組織を作る線維芽細胞は何度分裂しても線維芽細胞であり、肝臓の肝細胞は何度分裂しても肝細胞です」と。私たちの体には、形も働きも異なる何種類もの細胞がある。ところが、細胞の種類が異なっても、基本的に同じ塩基配列を持っている。私たちの体のほぼすべての細胞はそれぞれ、基本的に受精卵と同じDNAを持っており、つまり体全体をつくりだすのに必要な情報をすべて持っている。各細胞の個性はどのようにして生み出されているのだろうか。それは、どの遺伝子のスイッチがオンになるか、その組み合わせの違いによって生み出されているそうだ。分化が終わると、肝細胞であれば何度分裂しても肝細胞であるというように、遺伝子のスイッチのオン・オフは、安定的に維持される。ここまでのところをまとめてみたい。DNAの塩基配列には変化を起こさないで、ヒストン修飾とDNAメチル化によって遺伝子のスイッチをオン・オフに制御する。特定の種類の細胞に分化すると、遺伝子のスイッチのオン・オフは細胞分裂を経て安定に伝達される。エピジェネティクスの定義は、かなり広汎なようだが、『エピジェネティクス入門』(佐々木裕之)では、その定義をつぎのように述べている。「エピジェネティクスは「DNAの配列に変化を起こさず、かつ細胞分裂を経て伝達される遺伝子機能の変化やその仕組み」または「それらを探究する学問」と定義されています」と。定義はさまざまなようだが、最もすっきりとする覚え方は、先に述べた、エピジェネティクスとは「ヒストンの修飾とDNAメチル化による遺伝子発現制御」である(『エピジェネティクス』仲野徹)、という覚え方ではないだろうか。「ヒストン修飾」と「DNAメチル化」という言葉は、エピジェネティクスを知るうえでのキーワードなので、この覚え方がすっきりとしているように私には思える。心に留めておきたいことは、ヒストン修飾とDNAメチル化は、不変ではなく、「可変」であるということ。そのため、これらの制御に注目が集まっているようなのだ。エピジェネティクスの解説書には、「ゲノム刷り込み(ゲノムインプリンティング)」や「X染色体の不活性化」など、生命の複雑さが感じられる興味深い話題が登場する。生命という、最も身近にある極上のミステリーを読むために、つぎつぎと押し寄せる専門用語の〝荒波〟にもまれ、海水を飲まされ続けるような読書も、それはそれでおもしろい。エピジェネティクスを知る書籍エピジェネティクスエピジェネティクスとさまざまな生命現象や病気との関係を紹介している。分子基盤もしっかりと解説。エピジェネティクス研究の現状を、公平に、冷静に考察している。一読の価値がある考察だと思う。この本には、専門用語がたくさん出てくる。遺伝学の基礎を概説するところからはじめて、「エピジェネティクスの世界」に読者を導いている。これから科学を学ぶ、あるいはすでに学んでいる「若者」を読者に想定しているようだ。専門用語がたくさん出てくるが、そのぶん、さまざまな知識を得ることができる。書評を読むエピジェネティクス入門コンパクトにまとめられたエピジェネティクスの入門書。ページ数はわずか92ページ。難しそうなテーマだからコンパクトな本が良いと思う方によさそう。読み物としてのおもしろさに気を配りながら、エピジェネティクスのイメージをうまく伝えている、入門書的な一冊。読み物としておもしろいのが良いところ。エピジェネティクスとは何かを、効率よく、またその分子基盤などもしっかりと知りたいという方は他書がよいと思う。書評を読むやわらかな遺伝子エピジェネティクスの解説書ではないが、関連する読み物として楽しめる。『エピゲノムと生命』(太田邦史)の巻末にある「入門のための参考書籍」で、本書が紹介されている。くりかえしになるが、エピジェネティクスを解説した本ではない。第3章までの約100ページで、DNA、RNA、タンパク質、そしてこれらの関係の基礎を〝学ぶ〟ことができる。これらの関係の理解に自信がない方であれば、まず、この本の第3章までの約100ページを読んでみるのもよいかもしれない。ちなみに、この本のハイライトは、「小胞体ストレス応答」の解説。詳しくは書評ページを。読書の幅を広げたい小説好きにおすすめの本(1)生命の不思議、繊細さ、巧妙さ、強さ脆さを叙情的に描き出した『生物と無生物のあいだ』(福岡伸一)をオススメ。レビューを読む福岡伸一の本、どれを読む?福岡伸一は、有名な科学専門誌『ネイチャー』に論文が掲載されたことがある生物学者。その確かな科学知識と美しい文体を融合させて、稀に見る、抒情に富んだ科学本をつくりあげている。代表作は大ベストセラー。宇宙の約95パーセントを占める未知なるもの。生物という〝複雑なもの〟はどのようにして存在するに至ったのか。(大平万里)昆虫の交尾は、味わい深い...。(武村政春)鳥類学者だからって、鳥が好きだと思うなよ。