NHGRI Division of Intramural Research
犬のゲノムとは
犬の体には何兆個もの細胞が存在します。 これらの細胞のほとんどに核がある。 犬の場合、核の中に38対の常染色体（性染色体以外の染色体）があり、76本の染色体に2本の性染色体（XとY）を加えた78本の染色体が存在します。 受胎の際に、犬はそれぞれの親から染色体を1本ずつもらいます。
DNA は、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）の4種類の「ヌクレオチド」（塩基）という小さな化学物質から構成されています。 人間を含むすべての生物は、この4文字の暗号を使っている。 塩基はアデニン・チミン（A-T）、グアニン・シトシン（G-C）という固定単位で対になっている。 犬は1つの細胞に約30億個の塩基対を持っている。 遺伝子は、数百の塩基から百万の塩基までのユニークな塩基配列で定義される。 各遺伝子の配列は “コード “と呼ばれる。 例えば、ある遺伝子のコードは、髪の毛の軸に色をつけるタンパク質につながるかもしれませんし、別の遺伝子のコードは、食べ物を消化するための酵素を生成し、3番目の遺伝子は、病気と戦うための抗体の形成を指示します。 ある遺伝子のコードは非常に精密で、DNA配列に1つでも間違いがあれば、犬の健康に致命的な結果をもたらすかもしれない。 遺伝子は、タンパク質を製造するために必要な機械をコード化し、それが身体の物理的構造を構成しているのです。 タンパク質は、神経系や消化器系など、体内のすべての重要なシステムに必要です。 各遺伝子は特定のコードを持っており、親から子へと受け継がれます。 犬ゲノム」という用語は、すべての遺伝子とその間のスペースを含む犬ゲノムの全塩基配列を指します。 遺伝子は、毛色から性格特性、場合によってはかかりやすい病気まで、犬の成長過程を決定することができます。
Adapted from NHGRI Intramural Publication
Support Office DNA image, dog images
courtesy of © AKC/Mary Bloom
NHGRIイントラパブリック
サポートオフィス ブルーDNAイメージ
以下の塩基配列を例とする。 GGAAACCTGTATA…。 このページでは、DNAのクローズアップ写真も掲載しています。
「ジーンマッピング」で遺伝子を探す
目的の形質を担う塩基配列を見つけるために、研究者は犬ゲノムの長さである約30億塩基対を調べなければならない。 すべてのDNAに遺伝子が含まれているわけではない。 遺伝子のオン・オフを制御したり、各遺伝子の量を決定したり、コード化されたメッセンジャーRNAを細胞内のどこに送るかを指示したりといった役割を担っているのだ。 ある形質を制御する、あるいは関連する突然変異を見つけるために、科学者は通常、その形質を持つ犬とそうでない犬のDNAを比較する。 しかし、犬の病気や行動を研究する場合は、もっと難しいのです（Spady et al.2008、Parker et al.2006）。 最新の犬用SNPチップは17万以上のSNPを有している（Vaysse et al.） SNP（一塩基多型）とは、頻繁に変異するゲノムの一塩基を表すものである。 そのほとんどは病気とは関係ないが、犬ゲノムをナビゲートするための道路標識（「マーカー」）としての役割を果たす。 疾患や形質を持つ犬と持たない犬で、それぞれのマーカーの頻度の差を計算することにより、関連性を判断する。 SNPと形質との間に有意な関連が見出されると、科学者は隣接する遺伝子や配列を調査し、目的の形質に寄与する変異体や変異体の組み合わせを見つけ出そうとする。 過去30年間で、科学者たちは遺伝子配列決定技術において著しい進歩を遂げ、今では数日のうちに生物の全ゲノム配列を決定することが可能になっています。 この技術は、各遺伝子を構成する塩基の正確な配列、および遺伝子と遺伝子の間にある制御を助ける配列を解読し、遺伝暗号の核心に迫るものです。
Courtesy of the NHGRI Intramural Publication Support Office
Learning About Mutations
一旦、科学者が遺伝子配列を決定したら、それで仕事は終わりかと思いますが、そう単純なものではありません。 今度は、遺伝子コードに検出された変化が、実際にその遺伝子の働き方を変えているかどうかを判断しなければなりません。 すべての犬が同じ遺伝子をもっているわけではありません。 遺伝子の変異は、細胞の複製や修復機構に「誤り」が生じ、遺伝子のヌクレオチド配列に永久的な変化が生じたときに起こる。 これらの変異は、対立遺伝子と呼ばれる、遺伝子の機能を変化させることができる変種をもたらす。 これらの突然変異が生殖細胞に存在する場合、将来の子孫に受け継がれる可能性がある。 ほとんどの遺伝子は、犬の中で2つ以上の機能を制御しています。 ある遺伝子がどのように発現するか、つまりタンパク質を作るために「オン」になるかによって、他の遺伝子の働きが直接影響を受けることがよくあるのです。 混乱することに、コード上のいくつかの間違いは遺伝子を不活性化し、他のものは遺伝子の活性を増加または追加するかもしれませんが、変化の大部分はほとんど、あるいは全く影響を与えません。 複雑なパズルを解かなければならないことも多い。 科学者たちは、良い対立遺伝子とともに望ましくない対立遺伝子も親から子へと受け継がれることを常に念頭に置きながら、研究対象の犬の健康を改善するために、タンパク質の真の機能を理解しようと何年も研究を続けることがよくあります。 しかし、バイオインフォマティクス（広範な生物学的データセットを理解するための統計的アプローチ）の助けを借りて、我々は犬のゲノムの秘密を解明するための多くのツールを利用できるようになった。 新しい高度なアプローチを用いて、才能あるバイオインフォマティシャンは、多数の個体のゲノム配列を比較し、単一の突然変異を見つけることができます。 犬ゲノムプロジェクトでは、しばしばヒトゲノムプロジェクトから学んだ技術を手本にして、アプローチを行っています。 これらのほとんどは、根本的な遺伝的病変が見つかっていません。
がんは遺伝病ですが、がんになる突然変異がすべて遺伝するわけではありません。 生涯を通じて、犬の体内の細胞内のDNAは、自然発生的な遺伝的変化を起こすことが可能である。 このような遺伝子の変異は、長い年月をかけて蓄積されたり、重要な遺伝子に発生したりすることがあります。 もし一つの細胞が十分な変異を蓄積したり、重要な遺伝子に変異が生じたりすると、細胞は制御不能な分裂と増殖を始めるかもしれません。 そして、その細胞は本来の機能を果たせなくなり、癌になる可能性があります。 いくつかの強力な遺伝子は、しばしば単純な突然変異でプロセスを開始することができることが確認されている。 乳がん感受性遺伝子BRCA1およびBRCA2について聞いたことがあるかもしれません。 これらは後者のカテゴリーに属します。
癌と診断されるのは、通常、制御不能な増殖により腫瘍と呼ばれる細胞の塊が形成されたときである。 各細胞は、元の変異した細胞からのものと同じ変異した遺伝子のコピーを含んでいます。 腫瘍細胞は他の臓器に移動し、そこで成長し始めることがあります。 これを転移といいます。 がん治療の目的は、がんを患った人の腫瘍細胞をすべて死滅させることです。 放射線治療は、腫瘍のある場所の細胞を死滅させる「局所療法」として行われます。 同様に、腫瘍を取り除くために手術が行われることもあります。 化学療法は、急速に増殖する細胞を殺す「全身療法」で、腫瘍内の細胞と、うまくいけば他の臓器に移動した細胞の両方を殺します。 犬の場合、具合が悪いことを人に伝えることができないため、進行していることが多いのです。 しかし、遺伝子の研究が進めば、そのようなことはなくなるはずです。 実際、がんの研究において最もエキサイティングな可能性のひとつは、ゲノム解析によって変異を特定し、がんが大きな問題になる前に診断できるようになることです。 最終的には、犬が病気になる前に、有害な変異を特定するための遺伝子検査ができるようになればと思います。 最後に、科学界は、犬の繁殖界と協力して、集団から病気感受性対立遺伝子を枯渇させることを望んでいます
Last Modified: 火曜日, 13-Feb-2018 13:07:00 EST
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