染色体の尺度

14b 染色体の尺度
染色体の尺度
遺伝病の遺伝子を顕微鏡で見ようとして染色体
モノソミー
モノソミー 21 になると個体として生存できません。
分析をする医師がいます。
分析をする医師がいます。遺伝子をみつけようとし
遺伝子の分布は染色体ごとに違い、 22 番染色体は
ないまでも、
ないまでも、なんとなく染色体分析することもあり
21 番とほぼ同じ大きさですが、
番とほぼ同じ大きさですが、遺伝子の数は２倍以
ます。
ます。こんなことが起きるのは、
こんなことが起きるのは、染色体の尺度の概
上です。
上です。染色体の部分によっても違い、
染色体の部分によっても違い、G-バンド陽
G-バンド陽
念がないからです。遺伝子中で最大の DMD 遺伝子
性領域より陰性領域に多く、
性領域より陰性領域に多く、染色体末端の G-バンド
（2.3 Mb）でも顕微鏡下で見ることはできません
Mb）でも顕微鏡下で見ることはできません。
陰性領域に特に多い傾向があります。顕微鏡下でみ
念のために書いておきますが、
念のために書いておきますが、遺伝子が同定され
つけられる程度の増減でも機能的に重要な遺伝子
ていない常染色体優性（
ていない常染色体優性（またはＸ染色体劣性）
またはＸ染色体劣性）遺伝
がなければ表現型異常を伴わないこともあり、正常
する遺伝病で染色体分析して de novo（新生）均衡
変異に入ります。
変異に入ります。このような微細重複、
このような微細重複、微細欠失が
型構造異常をみつけ、
型構造異常をみつけ、それを手がかりにして遺伝子
多数報告されています [01a 正常変異]
正常変異]。ヘテロクロ
を同定する研究方法があります。
マチン（
マチン（C-バンドで濃染
C-バンドで濃染）
バンドで濃染）やアクロセントリック染
G-バンド分析で染色体領域の増減を検出できる
G- バンド分析で染色体領域の増減を検出できる
色体の短腕には遺伝子はありません。染色体上で遺
限界は 3 Mb だとされています。これはバンドやそ
伝子の占める領域は 5%前後に過ぎず、相互転座
5%前後に過ぎず、相互転座、
前後に過ぎず、相互転座、逆
の周囲に状況によっても違い、 5~10 Mb でも検出で
位などの染色体構造異常に伴う切断の大部分は遺
きないこともあります。8
きないこともあります。 8 番染色体の p23.2 バンド
伝子以外の領域の切断です。
伝子以外の領域の切断です。ただし、
ただし、遺伝子の同定
は 2 Mb ですが重複として検出できるので、これが
されていない奇形症候群で de novo 均衡型構造異常
検出限界だと言えましょう。
検出限界だと言えましょう。[01d 8p23.2
8p23.2 の重複]
の重複] を
をみつけたら転座切断点に遺伝子がある可能性が
参照。
あるので、
あるので、奇形症候群の遺伝子同定の専門家に連絡
すべきです。
すべきです。遺伝子の大きさは 200~300 bp から 2.3
Mb (DMD 遺伝子)
遺伝子) に至るまでの幅があり、大きい遺
１．バンドと遺伝子数（表１）
1~22 番の常染色体、
番の常染色体、Ｘ、Ｙ染色体を一列に並べて
伝子は切断・部分欠失の機会も多くなります。
できるハプロイドセット（ haploid set）のバンド
set）のバンド
Duchenne
DMDD 遺
Duchenne 型筋ジストロフィー症のほぼ半数が DM
総数をバンドレベルと呼びます。G-バンドで濃染す
G-バンドで濃染す
伝子の部分欠失によるのは、
伝子の部分欠失によるのは、遺伝子が大きいからで
るバンドと淡染するバンドを、
るバンドと淡染するバンドを、どちらも 1 バンドと
す。
して数えます。
して数えます。末梢血リンパ球の G-バンドレベル
G-バンドレベルは
バンドレベルは
550、
550、白血病骨髄細胞のバンドレベルは 300、
300、末梢血
２．ハプロイド常染色体長
リンパ球の高精度分染でのバンドレベルは 850
850 が標
1~22 番の常染色体を一列に並べた長さをハプロ
イド常染色体長（haploid
イド常染色体長（ haploid autosome length: HAL）
HAL）
準です。
と呼びます（
と呼びます（表２）
表２）。HAL を分母とし、
を分母とし、特定の染色体
ヒトのゲノム（
ヒトのゲノム（ハプロイドセットに相当）
ハプロイドセットに相当）あたり
の遺伝子の数は
の遺伝子の数は 20,000~25,000
20,000~25,000 の間にあり確定して
部分を分子として%
部分を分子として %で表します。
で表します。不均衡型相互転座、
不均衡型相互転座、
いませんが、便宜的に 25,000 としておきます。ハ
欠失、
欠失、重複、
重複、挿入、
挿入、腕間逆位の組換え体、
腕間逆位の組換え体、過剰マー
プロイドセットのバンドが 550 だとすると、
だとすると、１バン
カー染色体などの子が生まれる可能性を判定する
ドあたりの遺伝子数は平均 45 です（表 1）。バンド
ときに使います（Daniel, 1979）
1979）。不均衡型転座で
分析で検出できる限界が１バンドだとすると、少な
生じる染色体欠失（部分モノソミー）が HAL の 2%
くとも 45 の遺伝子の増減を見ていることになりま
以下、重複（部分トリソミー）が 4%以下であれば
4%以下であれば、
以下であれば、
す。
生まれる可能性があります。
生まれる可能性があります。22 番染色体の HAL はほ
常染色体１個の増減は
常染色体１個の増減は 225~
225~2,500
2,500 の遺伝子の増減
ぼ 2%なので、欠失が
2%なので、欠失が 22 番染色体の長さ以下、重複
に相当します。
21 番染色体は
に相当します。
番染色体は 225
225 個の遺伝子を含み、
個の遺伝子を含み、
が 22 番の２倍以下なら、生まれる可能性があるこ
1
14b 染色体の尺度
とになります。
本では１バンドあたり 5.5 Mb を含むことになりま
す（表１）
。
す（表１）
染色体部分の長さの HAL に対する比を得るには、
に対する比を得るには、
染色体に物差しをあて、
染色体に物差しをあて、その長さと全長の比を出し、
４．組み換えを指標とする尺度（生物学的距離；
表２に従って計算します。
biological distance）
distance）
生物学的距離は家系調査・
生物学的距離は家系調査・マッピングなどに重要
表１．分染法と物理的距離 (Mb)・遺伝子数
(Mb)・遺伝子数
分染法 (バンド数)
バンド数)
バンド当た
ですが、
ですが、読者は概念のあらましを理解し、物理学的
り
距離との換算ができればよいと思います。
G-バンド
G-バンド (300)
Mb
遺伝子数
第一減数分裂で相同染色体は対合し、相同染色体
10
83
間で染色分体を交換します。これを乗換え
G-バンド
G-バンド (550)
5.5
45
（ crossing over）と呼び、乗換えより遠位のセグ
over）と呼び、乗換えより遠位のセグ
高精度分染法 (850)
3.5
29
メントの交換を組換え（recombination
メントの交換を組換え（ recombination）と呼びま
recombination）と呼びま
す。染色体上の２点間で組換えの起こる率
表２．HAL
表２．HAL と各常染色体の長さ (Daniel, 1979)
1979)
（ recombination fraction:θ
fraction:θ ）は２点間の距離に
染色体 HAL に
染色体 HAL に
ほぼ比例するので、
ほぼ比例するので、染色体の尺度として使うことが
番号
番号
対する％
できます。
できます。減数分裂を１回経るごとに１回組換えの
対する％
1
8.44
12
4.66
起こる距離（
起こる距離（θ=1）
=1）を、ショウジョウバエ細胞遺伝
2
8.02
13
3.74
学の開祖である Thomas Hunt Morgan にちなんで 1
3
6.83
14
3.56
Morgan (M) と呼び、これを単位とする距離を生物
4
6.30
15
3.46
学的距離と呼びます。
学的距離と呼びます。１回減数分裂を経るとほぼ 30
5
6.08
16
3.36
ヶ所で乗換えが起きるので、
ヶ所で乗換えが起きるので、ハプロイドセットはほ
6
5.90
17
3.25
ぼ 30 M に相当します。
に相当します。（乗換え率は男性の減数分裂
7
5.36
18
2.93
よりも女性の減数分裂のほうが高く、染色体のセン
8
4.93
19
2.67
トロメアよりも末端近くに多い傾向があります。）
9
4.80
20
2.56
各染色体について少なくとも１ヶ所は乗換えが起
10
4.59
21
1.90
きます。1
きます。1 M の 1/100 は 1 cM で、物理的距離の 1 Mb
11
4.61
22
2.04
に相当します。
３．塩基対を指標とする尺度（物理的距離；
物理的距離；physical
文献
distance）
distance）
Daniel A: Structural differences in reciprocal
translocations. Potential for a model of risk
ヒトのゲノム（genome;
ヒトのゲノム（ genome; ハプロイドセットと同
9
じ）は 30 億塩基対（3
bp）の DNA 二重鎖で、
二重鎖で、
億塩基対（3 × 10 bp）の
in rcp. Hum Genet 51:171−182, 1979.
伸ばすとほぼ身長に等しくなり、これが染色体の中
で幾重にも畳まれています。 Mb（
bp）
Mb（megabase;
megabase; 106 bp）
梶井 [2005. 7. 1.]
で表すと 3,000 Mb で、550 バンドレベルの染色体標
2

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