沖縄科学技術大学院大学(OIST)は、独マックス・プランク免疫生物学エピジェネティクス研究所と共に、ショウジョウバエのオスは定説とは異なり、遺伝子の転写過程の開始段階ですでにメスの2倍のDNA転写タンパク質が結合していることを明らかにしたと発表した。

成果は、OISTのニコラス・ラスカム准教授を含む、マックス・プランク免疫生物学エピジェネティクス研究所のAsifa Akhtar教授、大学院生のThomas Conrad氏らを中心とした研究グループによるもの。研究の詳細な内容は、7月19日付けで米科学誌「Science」に掲載された。

ハエはほかの動物と同様で、オスは1つのX染色体と1つのY染色体を有し、メスは2つのX染色体を有する。そのため、これらの染色体上の遺伝子を制御しないと、メスはX染色体の遺伝子から作られるタンパク質をオスの2倍持つことになってしまう。

そこでハエは、オスのX染色体遺伝子を2倍稼動させて倍量のタンパク質を産生することによって、オスのタンパク質をメスと同量に引き上げ、この問題を解決するという戦略を採っている。

しかしこれが意外に難しく、技量を伴う。なぜなら遺伝子が産生するタンパク質の量はそれぞれ異なるためだ。ラスカム教授は、半分まで水が入ったそれぞれサイズが異なる1000杯のコップをすべて水でいっぱいにするようなものだと例える。それぞれのコップに適切な量の水を注ぐことのできるメカニズムを必要とするわけだ。

制御はタンパク質合成の第1段階の一部である遺伝子のスイッチオン、すなわち遺伝子の転写の際に生じる。従来の考えでは、オスとメスのX染色体上での転写は同じような始まり易さでスタートする一方で、何らかの理由により、オスのX染色体上の遺伝子での転写の方が完了のし易さでは勝るというものだった。

ところが、マックス・プランク研究所の研究者たちが、数1000匹のハエの唾液腺におけるDNA鎖を化学的に分析した上で、EMBL(欧州分子生物学研究所)の欧州バイオインフォマティクス研究所でラスカム准教授率いる研究チームが、高度なコンピュータ・アルゴリズムを用いてデータを解析すると、新たな事実が判明した。

オスのハエでは、遺伝子の開始段階ですでにメスの2倍のDNA転写タンパク質が結合していることがわかったのだ。これは、オスとメスの性差がこれまで考えられてきたような転写過程の最後ではなく、タンパク質が最初にDNAに結合する、転写過程の始まりに端を発していることを意味する。

ラスカム准教授は、X染色体の遺伝子が2倍の仕事を行う能力についてはいずれは解明されるだろうが、それはおそらくハエの唾液の話には終わらないだろうという。研究グループは今後、何がこの種の大量制御を可能にしているのか、また細胞が遺伝情報を使用する時の微調整でほかの手段とどのように整合させているのかといった疑問を解明することを目指していくとしている。

画像1。黄色ショウジョウバエのメス(左)とオス(右)(出所:ヨーロッパ分子生物学研究所(EMBL))