6. 遺伝子の発現制御 (PDFファイル: 3.1MB)

6. 遺伝子の発現制御
M Me
Me e
Me
AC
Lys
Me
Lys
遺伝子はいつどこで発現するか?
6-1. ここはどこになる?体の場所を決める遺伝子
「ホメオティック遺伝子」
動物の体は、受精卵から卵割・細胞分裂を経て作られていきます(発生)が、
この過程における体つくりで中心的な役割を果たしているのが、ホメオティッ
ク(ホメオボックス)遺伝子です。この遺伝子はハエからヒト※ 1 に至るまで、
進化の過程で受け継がれてきたことが明らかになっています。
ホメオティック遺伝子は、発生の過程で、時間的・空間的に一定のパター
ンで発現します。ホメオティック遺伝子には、ホメオドメインという、60 個
のアミノ酸からなる DNA に結合するドメイン(参照:5-2.「タンパク質の
相互作用」p.56)がコードされています。ホメオティック遺伝子がコードす
るタンパク質は、器官形成の過程で階層的に発現する遺伝子の DNA に、ホメ
オドメインで結合し、転写調節因子として働きます。つまり、その領域にホ
メオボックス転写因子が結合した細胞がどんな器官になるか(頭になるか、
手足になるかなど)の運命を、最初に決定する重要な役割を果たします。
また、ホメオティック遺伝子は 3' 側に位置する遺伝子ほど、発生の早い時
期に、体の前方(頭部側)で発現するという特徴があります。
6-2.DNA の塩基配列によらない遺伝子発現の制御
「エピジェネティクス」
一人の人間の肝臓の細胞と皮膚の細胞は、同じ DNA 配列を持っています。
しかし、肝臓の実質細胞は細胞分裂して増殖すると同じ実質細胞※ 2 になり、
皮膚の細胞も皮膚の細胞として増殖していきます。一個体の全ての細胞が同
68
※ 1 ヒトのホメオティック遺伝子に相当する
遺伝子は Hox 遺伝子と称されます。
※ 2 実質細胞とは肝臓を構成する主要な細胞
で、肝細胞とも呼ばれ、肝臓で行われる
代謝のほとんどを引き受けています。
プロモーター
ヒストンアセチル基転移酵素
Pick Up from MBL
ヒストンアセチル化測定キット
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
Ac
アセチル化ヒストンを認識する抗体
を用いて、細胞内のヒストンのアセ
チル化レベルを Cell ELISA 法によ
り測定するキットです。細胞内のヒ
Ac
Ac
Ac
ストンアセチル化への薬理作用効果
をモニターすることが可能です。
Ac
Ac
株式会社サイクレックスは、アセチ
ル化部位特異的抗体を用いたアセチ
Ac
アセチル化されたヒストンテイル
RNA ポリメラーゼがプロモーターに結合する
ル化関連酵素活性およびアセチル化
レベルの測定原理について、米国特
許を取得しています。
ヒストンアセチル化によるクロマチン構造の変化
じ DNA の塩基配列を持つにも関わらず、別々の機能や形態を持つ細胞になる
ことが出来るのは、発生・分化の過程で DNA やヒストンに付けられた修飾に
より、細胞ごとに、異なる遺伝子の発現を促進したり抑制したりするためで
す。その仕組みをエピジェネティクスといいます。
6-3. つかう遺伝子とつかわない遺伝子についた目印
「修飾核酸」
Pick Up from MBL
ヒストンの修飾
では修飾ヒストン ( アセチル化・メ
ヒストンタンパク質のコア領域からはみだした N 末端側のヒストンテイル
と呼ばれる領域がアセチル化、メチル化、リン酸化、モノユビキチン化など様々
な修飾を受けていることが報告されています。
抗修飾ヒストン抗体
株式会社モノクローナル抗体研究所
チル化・リン酸化)を認識する抗体
を多数取り揃えております。
ウェスタンブロッティング、免疫染
色、そしてクロマチン免疫沈降で反
応することが確認されております。
ヒストンアセチル化
一般に、ヒストンのアセチル化は、遺伝子の発現を促進する方向に働きます。
ヒストンアセチル基転移酵素によって、アセチル基がヒストンテイルに付加
されると、ヒストンの正電荷が減少し、ヒストンと DNA の間の電気的な相互
作用が減少するために凝集したヌクレオソーム構造が緩み、RNA ポリメラー
ゼがプロモーター領域に結合しやすくなるためです。
逆に発現を抑制する場合は、ヒストン脱アセチル化酵素によってアセチル
基が除去され、その結果、ヒストンと DNA の結合が強固になり、遺伝子の発
現は抑制されます(図.ヒストンアセチル化によるクロマチン構造の変化)。
がんでは、ヒストンの脱アセチル化によってがん抑制遺伝子の発現が負に
69
Pick Up from MBL
抗修飾核酸抗体
ヒストンメチル化酵素
MBL で は 多 数 の、DNA/RNA の 修
飾塩基・ヌクレオシドの検出に役立
つ抗体を取り揃えております。
Me
Me
Me
Me
Me
HP1 がメチル基に
結合
Me
Me
細 胞 の 免 疫 染 色、RNA-IP、Dot
blotting、hMeDIP な ど の 各 用 途 に
Me
Me
パ ラ フ ィ ン 包 埋 組 織 切 片・ 培 養
使用可能です。
Me
Me
HP1 どうしが結合
抗ヒドロキシメチルシトシン抗体の
使用例
ヌクレオソームも凝縮
Me
Me
Me
Me
Me
ヒストンメチル化によるクロマチン構造の変化
抗原添加による阻害
5hmC mAb
(Code No. M218-3)
0.02 μg/mL
5hmC pAb
(Code No. PM077)
0.4 μg/mL
m5C mAb*
(Code No. D346-3)
0.25 μg/mL
*DNA中の5mC、RNA中の
m5C両方を認識します。
組織:マウス脳(海馬領域よりやや前方) 13-14週齢 オス
賦活化:熱処理(95℃、40分)
制御されている例が報告されており、ヒストン脱アセチル化酵素は抗がん剤
その他の修飾核酸に対する抗体の
の標的として注目されています。ヒストンアセチル基転移酵素、ヒストン脱
使用例
アセチル化酵素ともに多くの種類が知られています。
ヒストンメチル化
ヒストンのメチル化は、ヒストン分子のアルギニンやリジン残基に生じ、
遺伝子発現の促進、抑制、どちらにも働きます。
例えば、Set1 というヒストンメチル化酵素がヒストン H3 の 4 番目のリジ
ンをメチル化すると、遺伝子の発現が促進されます。一方、Suv39h1 などの
ヒストンメチル化酵素によって 9 番目のリジンがメチル化されると、HP1 と
呼ばれるタンパク質が結合し、ヌクレオソームが凝縮し、ヘテロクロマチン
の形成が促進されるため、転写が抑制されます。※ 1 ヒストンメチル化酵素も
多くの種類があります。
DNA メチル化(シトシンのメチル化)
DNA メチル化は、ほとんどがシトシン(C)で生じ、遺伝子発現を抑制し
ます。特に、CG という配列が集中して存在する領域(CpG アイランド)の
70% − 80% 程度のシトシンがメチル化されています。遺伝子プロモーター
領域の CpG アイランドは、最初はメチル化されていないことが多いですが、
ポリメラーゼや転写因子が近づけないため、
転写は起こりません。電子顕微鏡などで核
をみると黒い塊として観察できます。
発生や分化に伴ってメチル化を受け、遺伝子発現が抑制されます。がん細胞
※ 2 がん治療薬の中にはがん細胞の異常なメチ
では、がん抑制遺伝子の発現が CpG アイランドの異常なメチル化によって抑
いるものもあります。次ページで紹介する
※2
制されています。
70
※ 1 クロマチン線維がしっかりと凝縮し、RNA
ル化を抑制することで、治療効果をあげて
MBD タンパク質の阻害剤が代表的です。
Me
Ac
Ac ヒストンのアセチル化
Me
Me
Me
Me
Me
脱アセチル化酵素(HDAC)
Me
Me
Me
新生 DNA 鎖
Me
Me
メチル化 DNA
結合タンパク質 (MBD タンパク質 )
Ac
Ac
Me
Me
Me
ACGGGAACGCACGT
TGCCCTTGCGTGCA
Me
Me
ヌクレオソーム凝縮
Me
複製された DNA の CpG 配列
のシトシンのメチル化
Me
Me
Me
ACGGGAACGCACGT
TGCCCTTGCGTGCA
ACGGGAACGCACGT
TGCCCTTGCGTGCA
Ac
Me
Me
複製
シトシンのメチル化
Ac
Me
ACGGGAACGCACGT
TGCCCTTGCGTGCA
Me
Me
Me
Me
ACGGGAACGCACGT
TGCCCTTGCGTGCA
メチル化 DNA・MBD タンパク質・HDAC による
クロマチン構造の変化
Me
Me
Me
複製後の DNA メチル化パターンの継承
MBD タンパク質による転写抑制
DNA のメチル化によって転写因子の結合が阻害されますが、さらに、メチ
ル化 DNA を特異的に認識するタンパク質によって、転写不活性なクロマチン
状態が形成されることにより、より安定的に遺伝子発現が抑制されます。
このようなタンパク質のメチル化 DNA 結合ドメインとして、最初に同定
されたドメインが、MBD(Methyl-CpG-binding domain)です。MBD をも
つタンパク質(MBD タンパク質)は、ヒストン脱アセチル化酵素 (HDAC や
SIRT など ) や、ヒストン H3 の 9 番目のリジンをメチル化する酵素などと相
互作用し、クロマチン凝集を引き起こすことで、転写を抑制します(図.メ
チル化 DNA・MBD タンパク質・HDAC によるクロマチン構造の変化)。
哺乳類では、MeCP2、MBD1、MBD2、MBD4 の、4 種類の MBD タンパ
Pick Up from MBL
MethylHunter
MBD1-basedMethylatedDNA
EnrichmentKit
His-tagged MBD1 を用いてメチル
化 DNA 断片を回収するキットです。
ヒストン脱アセチル化酵素
(HDAC・SIRT)活性測定キット
ヒストン脱アセチル化酵素の活性を
高感度かつ簡便に測定できます。
阻害剤や活性化剤のスクリーニング
にも有用です。
ク質があります。
核酸修飾が次世代の細胞に受け継がれるメカニズム
DNA やヒストンの修飾は、核酸修飾酵素などの働きによって、細胞が分裂
しても引き継がれていきます。
DNA 複製直後、鋳型となった元の DNA 鎖のはメチル化されていますが、
新生された DNA 鎖ではまだメチル化されていません(ヘミメチル化)。この
ヘミメチル化二本鎖 DNA に、UHRF1 や DNMT1 などのタンパク質が結合し
METTL13(FEAT)抗体
て、新生鎖を鋳型鎖と同様にメチル化します。 このようなメチル化パターン
Methyltransferase like 13
の継承を DNA の維持メチル化といいます(図.複製後の DNA メチル化パター
ンの継承)。さらに、DNA に結合するヒストン量も 2 倍に増え、ヒストン修
飾も受け継がれます。
(METTL13) は、FEAT や KIAA0859
とも呼ばれ、メチルトランスフェラー
ゼスーパーファミリーに属する 699
アミノ酸タンパク質です。
71
6-4. タンパク質をコードしない RNA
「ノンコーディング RNA」
ゲノム解析により、大量の、タンパク質をコードしない RNA(ノンコーディ
ング RNA)の存在が明らかになりました。当初は「ゲノムのがらくた」とさ
れていましたが、近年、発生、分化、代謝などで、さまざまな機能を果たす
ことが明らかとなっています。
Pick Up from MBL
遺伝子発現の
転写後調節の解析ツール
RiboCluster ProfilerTM
RiboCluster と は、 あ る 特 定 の
疾 患 や 機 能 に 関 連 し た mRNA や
miRNA な ど の RNA と RNA 結 合 タ
ン パ ク 質(RBP) が 集 合 体( ク ラ
スター)として機能していると考
RNA 干渉(RNAi)
RNA 干渉(RNAi)は、短い 21 〜 25 ヌクレオチドの長さの二本鎖 DNA が、
同じ塩基配列をもった遺伝子の発現を抑制する現象です。
RNAi に関わる短い RNA の一つに、miRNA (microRNA) があります(図.
miRNA による遺伝子発現調節)。miRNA は、従来遺伝子機能はないと考え
られていた DNA 領域から転写され、キャップ構造やポリ A が付加されます。
この転写産物を、pri-miRNA (primary miRNA)といいます。pri-miRNA は部
える概念です。MBL のホームペー
ジ(http://ruo.mbl.co.jp/product/
epigenetics/RNAworld.html)では、
RNA ワールドの多彩な機能や調節
機構を解説するとともに、MBL 独
自に開発した高品質な RBP 抗体に
ついて RBP の機能ごとに
ご紹介しています。
分的に二本鎖となってヘアピン構造をとっており、切断酵素でヘアピン部分
だけが切り出されて、pre-miRNA となり、細胞質へ輸送されます。細胞質で、
さらに切断酵素により 22 塩基程度の短い二本鎖 RNA(miRNA duplex)に
RiboCluster ProfilerTM
RIP Assay Kit
RNA 結合タンパク質に対する抗体
なります。この短い二本鎖 RNA は、RISC とよばれる RNAi で中心的な役割
を用いて、RBP に結合している機能
を果たすタンパク質複合体に取り込まれ、二本鎖のうちの片方が除去されま
的に関連した mRNA を回収するキッ
す。その後、RISC 中に残った一本鎖の miRNA は、相補的な塩基配列をもつ
トです。RISC に対する抗体を用い
mRNA に結合し、分解や翻訳の抑制を引き起こしてタンパク質合成を低下さ
せます。すなわち、miRNA を介して mRNA レベルで遺伝子発現が調節され
ています。
RNAi は、発生や分化の過程だけでなく、がん、ウイルス感染症、関節リ
ウマチ、糖尿病、循環器疾患などの病気にも関係しています。目的とする
mRNA の 相 補 配 列 を も つ siRNA (short interfering RNA) や shRNA (short
hairpin RNA)などの二本鎖 RNA を細胞に導入すると、miRNA と同じように
て、microRNA のターゲット mRNA
を回収することもできます。
RiboCluster ProfilerTM
RIP Assay Kit for microRNA
タ ー ゲ ッ ト mRNA に 加 え、miRNA
も同時に抽出可能なキットです。
実験デザインに合わせて、3 つの抽
出方法を選択することができます。
RISC に取りこまれて目的の mRNA だけを分解できます。がんやウイルスの
さらに RNA 抽出ステップではフェ
遺伝子の働きを止めることができる方法として、創薬の分野で期待されてい
ノール溶液を使用しないため、廃液
ます。
処理の手間も省けます。
長鎖ノンコーディング RNA(lncRNA)
長 鎖 ノ ン コ ー デ ィ ン グ RNA(long noncoding RNA; lncRNA) と は、
miRNA や siRNA の短い RNA(small RNA)に対し、100 〜 200 塩基以上
のノンコーディング RNA のことです。small RNA に比べ、研究が遅れていま
したが、最近では、遺伝子発現解析や次世代シーケンサーによる解析が進み、
遺伝子発現制御に関わることが明らかになってきました※ 1。 lncRNA は、細
72
※ 1 lncRNA の中で、最初に機能が明らかにさ
れたのは、Xist RNA です。Xist RNA はほ
胞内でタンパク質と複合体を形成し、遺伝子発現の促進や抑制をしたり、ク
乳類の雌における X 染色体の不活性化に関
ロマチン構造へ作用したりしています。 クス」p.74)。
わります(参照:6-5「発生とエピジェネティ
Pick Up from MBL
RNA の安定性や半減期を
DNA
解析するツール
BRIC Kit
転写
BRIC (5-bromouridine immunoprecipi
-tation chase) は、 転 写 阻 害 剤 の
ポリ A 鎖
AAAAA
かわりに 5-bromouridine (BrU) を
pri-miRNA
細胞にパルスし BrU 標識された新生
キャップ
RNA を回収する方法です。悪影響
Dorhsa
(切断酵素)
の少ない穏やかな条件下で細胞内の
pre-miRNA
RNA の安定性や半減期を解析できる
核
手法として注目されています。BRIC
Kit と RT-qPCR、 マ イ ク ロ ア レ イ、
シーケンシングを組み合わせること
核膜孔
Dicer(切断酵素)
細胞質
二本鎖 miRNA
で、細胞内の目的 RNA 量の変化の解
析や新規機能分子の探索が可能にな
ります。
新規のバイオマーカーや創薬ター
ゲット探索、RNA 分解制御に着目
RISC
した新しい経路の発見、lncRNA や
新規転写産物の解析などに、おすす
めです。
RISC
細胞
RNA
BrUでのパルスラベリング
BrU
各経時点での細胞回収
total RNAの回収
Spike-in control
(BrU-labeled lacZ RNA)�
外部標準 RNA の添加
免疫沈降
mRNA
AAAA…
AAAA…
リボソーム
mRNA 分解
翻訳の減少 , mRNA 隔離後分解
Anti-BrdU mAb
BrUラベルされた
RNAの抽出
RT-qPCRおよびdeep-seq (RNA-seq) など
miRNA による遺伝子発現調節
miRNA による遺伝子発現調節
73
Me
Me
Me
Me
体細胞 A
Me
受精卵
母親由来のみ
発現する遺伝子
Me
母親由来
父親由来
父親由来
母親由来
染色体
染色体
体細胞分化
体細胞 B
Me
Me
Me
Me
Me
Me
Me
Me
生
殖
細
胞
へ
分
化
Me
Me
インプリンティング遺伝子
体細胞 C
Me
Me
Me
インプリンティング
情報の消去
再インプリンティング
減数分裂
Me
精子
始原生殖細胞
父親由来のみ発現する遺伝子
Me
Me
Me
Me
Me
Me
卵子
Me
Me
ゲノムインプリンティング
6-5. 子孫に受け継がれる修飾
「発生とエピジェネティクス」
受精卵や発生初期のゲノムでは、ほとんどメチル化されておらず、全ての
遺伝子が発現できる状態になっています。この時期の細胞は全能性をもって
いますが、発生が進んで体細胞が分化するにしたがって、エピジェネティッ
クな変化が加わり、特定の遺伝子以外は発現しないようになります。発生過
程は、エピジェネティック制御がダイナミックに進行する過程でもあります。
ゲノムインプリンティング
通常、常染色体では、遺伝子は母親由来と父親由来の 2 コピーがあり、2
コピー両方発現するか、両方発現しないかで遺伝子発現が制御されています。
しかし、一部の遺伝子では、母親由来と父親由来のどちらか一方のみが発現
するように生殖細胞であらかじめ刷り込まれていることがわかってきました。
このような現象は多くの哺乳類でみられ、ゲノムインプリンティングと呼び
ます。受精卵から分化が進んだ体細胞では、メチル化などエピジェネティッ
クな修飾が進行しますが、生殖細胞系の分化系列では始原生殖細胞から生殖
細胞(卵子や精子)ができていく過程で、一度完全に全てのエピゲノム情報
が消去され、改めてゲノムインプリンティングが行われます。卵子や精子に
なる細胞は、ゲノムインプリンティングされた状態で次の世代に引き継が
れます。例えば、ヒトの 15 番目の染色体上にある遺伝子では、母親由来の
DNA だけがメチル化されているので、父親の遺伝子だけが発現することにな
ります。このとき父親の DNA 配列に変異があると、子供は「プラダー・ウィ
リー症候群」※ 1 という病気を発症するリスクがあります。
74
※ 1 プラダー・ウィリー症候群:筋力低下、性
腺発達障害、精神発達障害、肥満などを
特徴とします。
X 染色体の不活性化
Pick Up from MBL
哺乳類の雌は X 染色体を 2 本、雄は X 染色体と Y 染色体を 1 本ずつもっ
ています。雌の X 染色体 2 本のうち、1 本は凝集して転写されないことがわ
かっています。この不活性化は発生初期に起こります。子の各々の細胞で父
CytoTune®-iPS2.0
CytoTune®-iPS2.0L
CytoTune®-iPS 2.0 は、 効 率 的 な
親由来と母親由来のどちらの X 染色体を不活性するかはランダムに決定され
核初期化に必要な、いわゆる山中 4
ます。その後、細胞増殖により各々の細胞で決定された情報が他の細胞にも
遺 伝 子(OCT3/4、SOX2、KLF4、
伝えられます。X染色体の不活性化には、ヒストンのメチル化と lncRNA で
ある Xist RNA が関係しています。
cMYC) を セ ン ダ イ ウ イ ル ス ベ ク
ター(SeV ベクター)に搭載した製
品です。センダイウイルスの最大の
特長は、RNA をゲノムとしますが、
エピゲノムを介した遺伝、世代をこえて引き継がれる環境の影響
最近、環境によって獲得された形質の一部が、次世代に引き継がれること
が分かってきました。母体で胎児が成長しているときに、母親が十分に栄養
レトロウイルスと異なり RNA のま
ま細胞質に留まり、そこで複製・転
写・翻訳が行われることです。細胞
核内に遺伝情報が入り宿主の DNA
を摂らない状態にあると、その子は出生後、心臓病、糖尿病、肥満になりや
配列の中に組み込まれないため、染
すいという報告があります。胎児期に栄養が不足していると、飢餓対応遺伝
色体に傷を付けることがありませ
子が活性化し、エピジェネティックな変化がゲノムに記憶されます。成人に
ん。レトロウイルスベクターを用い
なったとき、同じカロリーの食事を摂っても効率良く利用し、それが肥満を
招くという結果になります。さらに、オランダのコホート研究で、胎児期に
たことによる発がんの好ましくない
形質転換を考慮する必要がありませ
ん。比較的 DNA が組み込まれにく
飢饉の影響を受けた女性の子に、出生時の伸長が低く、肥満度が高くなる傾
いベクターであるアデノウイルスや
向がみられました。一方、胎児期に飢饉の影響を受けた男性が父親になった
アデノ随伴ウイルス(AAV)、プラ
場合は、ほとんど影響はみられませんでした。このような効果を「おばあちゃ
ん効果」といいます。
スミドを用いても、DNA を用いる
限りこの危険性が伴います。センダ
イウイルスの特長を利用してデザイ
ンされた全く新しいタイプのベク
6-6. つかえない遺伝子の目印を無理矢理外す
「細胞の分化と iPS 細胞」
ターが CytoTune®-iPS 2.0 です。
さ ら に、CytoTune®-iPS 2.0 を 改
良し、癌化リスクの少ない L-MYC
京都大学 iPS 細胞研究所の山中伸弥教授は、皮膚に分化した成人の体細胞
に 4 種類の遺伝子を入れることによって、ゲノムのメチル化やアセチル化な
どのエピジェネティックな情報を初期化(リプログラミング)し、さまざま
な細胞に分化する能力をもつ iPS 細胞(人工多能性幹細胞)を作ることに成
を 搭 載 し た iPS 細 胞 誘 導 キ ッ ト
CytoTune®-iPS 2.0 L を発売しまし
た。
センダイウイルスベクター
功しました。この 4 種類の遺伝子・転写因子は、山中因子と呼ばれています。
遺伝子の導入
タンパク質
の発現
翻訳
ベクターが核に入らず、細胞
質内に RNA で存在するため、
染色体にダメージを与えない
いきものコラム 「 三毛猫はメスばかり」
X 染色体の不活性化の代表例として
三毛猫の模様があります。
転写
発生初期の段階で
父親由来の X 染色体が
不活性化した細胞
三毛猫には雌しかいません。ネコの
体毛が黒か茶色になる遺伝子は X 染
発生初期の段階で
母親由来の X 染色体が
不活性化した細胞
色体上にあり、白毛の斑入りになる
遺伝子は常染色体上にあります。体
毛を決める遺伝子が父親と母親で異
白斑の大きさは別の遺伝子が
決めている。
なると、X 染色体を不活性化したと
きの状態が模様となって現れます。
三毛猫の X 染色体の不活性化
75
SCN= 中枢時計
CCG 遺伝子の発現レベル
時計出力= CCG の発現
神経または体液性因子
を介した同調
時間
概日リズムの破綻等の関連疾患
・癌
・うつ病
・不妊
・睡眠障害
・メタボリックシンドローム
概日リズムと疾患
末梢時計
6-7. 体内時計は遺伝子レベルで存在する「概日リズム」
地球上の生物は地球の自転によってもたらされる約 24 時間の明暗周期に
その活動を同調させています。このような生物リズムは、概(おおむ)ね 1
日周期という意味で概日(がいじつ)リズムと呼ばれており、単細胞生物や
培養細胞株あるいは各組織を構成する細胞の一つ一つが概日時計を有してい
ます。
動物においては大脳視床下部に位置する視交叉上核(SCN)から、神経あ
るいは体液性のシグナルを介して、各組織における細胞の概日リズムが同期
されています。SCN が有する時計は中枢時計、各組織が有する時計は末梢時
計と呼ばれています。
近年、概日リズムの発振の分子機構が解明され、ほぼ全ての細胞で発現
する時計遺伝子の転写・翻訳フィードバックループによって約 24 時間のリ
ズムが生じていることが分かってきました。特に BMAL、CLOCK、PERs、
CRYs は概日リズムの発振において中心的役割を持っており、またその下流
の遺伝子(以後、CCG = 時計制御下遺伝子と呼ぶ)の発現をリズミカルに制
御しています。
肝臓と心臓においては、発現する全遺伝子の約 10% が CCG だとされてい
ます。これら時計遺伝子が安定的に発現振動することで、約 24 時間周期の
睡眠 / 覚醒、血圧、体温、ホルモン分泌など多くの生命活動の調整が行われ
ています。また、概日リズムの破綻や概日関連遺伝子の多型は高血圧や糖尿病、
睡眠障害など多くの疾患との関連性が報告されています。さらに、直接的な
創薬ターゲットとしてだけでなく、薬の代謝効率の観点からも研究が盛んに
行われています。
76
Pick Up from MBL
概日リズム関連製品
MBL では、概日リズム関連タンパ
ク質に対する抗体を取り揃えており
ます。
詳細は MBL ライフサイエンスサイ
ト(http://ruo.mbl.co.jp/product/
circadian/index.html)
をご覧下さい。