2017/12/01発行 ジャピオン944号掲載記事

心と体のメンテナンス

テロメアの不思議(前編)

染色体を守るテロメア 長寿との関係は未解明

マスコミなどで最近よく聞く「テロメア」とは何ですか?

 テロメアとは、細胞の中にある「染色体」の末端に位置する構造物で、染色体を正常に保つ働きがあります。細胞分裂のたびに短くなることから、近年、テロメアの長さと、寿命や老化との関係が注目されています。

染色体、遺伝子、DNA(デオキシリボ核酸)について教えてください。

 遺伝子とは、目の色や背の高さなど、体のさまざまな特徴を決める「設計図」です。遺伝子の情報は、A・T・G・Cという4種類の物質(塩基)の順番としてDNAに保存されています。

 DNAは、2本の糸状の物質が螺旋(らせん)状に組み合わさった構造をしています。2本の糸は、伸ばすと2メートル以上の長さになります。この長大なDNAを、コンパクトに折り畳んだものが染色体です。

 テロメアは、この染色体の末端にあり、「TTAGGG」という塩基の順列が約1500回繰り返している特別なDNA配列です。

染色体を正常に保つテロメアの働きとは?

 テロメアはDNA全体のわずか0・01%にすぎませんが、体にとって重要な働きをしています。

①染色体を守り、遺伝子が失われることを防ぐ。

 人間の体は、細胞分裂を繰り返して成長します。親から受け取ったDNA(遺伝情報)は、細胞分裂のたびに複製され、新しい細胞に正確に引き継がれますが、このとき染色体の末端部分は複製されません。さらにはDNA複製後、DNA分解酵素によって染色体の末端が分解されることも分かっています。要するに、細胞分裂のたびに染色体は端から短くなるわけです。

 ここで大切なのは、すり減るのは末端に位置するテロメアで、それによって染色体の大部分は守られているということです。テロメアのDNA配列には遺伝子が記述されていないので、テロメアが短くなっても、遺伝情報が失われることはありません。

 年を重ね、細胞分裂を繰り返すと、理論的にはテロメアはいつかなくなってしまいます。実際は、ある程度までテロメアが短くなると、細胞が寿命に達し、それ以上の分裂は起こりません。例外として、幹細胞や生殖細胞などの一部細胞では、「テロメアーゼ」というテロメアを伸ばす酵素の働きによって、細胞分裂後もテロメアが短くなりにくくなり、より多く分裂を行うことができます。

②染色体を「DNA修復機構」から保護する。

 DNAは非常に安定した物質ですが、複製の異常・紫外線・エックス線・活性酸素などによって損傷します。そこで細胞には、DNA損傷を探して修復する仕組みが備わっているわけですが、困ったことに、その仕組みが染色体の末端を「DNAが切れた異常」とみなし、末端同士を結合して「修復」しようとします。そうなると、細胞分裂ができなくなってしまいます(図参照)。

 テロメアは、「シェルトリン」という特殊なタンパク質の働きによって染色体末端をDNA修復機構から「隠す」ことで、染色体同士の結合を防いでいます。

がんを抑制する働きもあるとか?

 あります。それがテロメアの三つ目の役割です。

 がんは、遺伝子の異常が蓄積して起こる病気です。異常はあっても、まだがんになっていない細胞(前駆細胞)は、頻繁に細胞分裂を繰り返します。

 異常に分裂を繰り返した細胞では、テロメアが極端に短くなります。そして、シェルトリンがテロメアに結合できなくなる結果、染色体末端をDNA修復機構から隠すことができなくなり、染色体同士が結合し、細胞はそれ以上分裂できなくなります。ほとんどのがん前駆細胞は、その時点で死んでしまうと考えられています。

テロメアの長さと寿命の関係は?

 テロメアが短くなると細胞は分裂できないので、長ければ長いほど長生きしそうですが、動物の場合、寿命の長い動物は短い動物と比べてテロメアが短い傾向があります。人間の場合も、テロメアが長い人ほど長寿かというと、それは証明されていません。

※次週は、テロメアと健康について伺います。


 

テロメアは染色体の端(緑の部分)にあり、細胞分裂のたびに短くなる。
テロメアは、6種類のシェルトリンタンパク質によって染色体末端を保護している。そのうちの1つ「TRF2」を細胞から人工的に欠損させると、染色体の末端同士が麺のようにつながり、細胞分裂ができなくなる(図提供:Titia de Lange, PhD、一部改変)
HEALTH

高井裕之先生
Hiroyuki Takai, PhD

ロックフェラー大学研究員。東京大学大学院理学系研究科修了、理学博士。日本の国立長寿医療研究センターの博士研究員を経て2001年から現職。テロメアが染色体を保護する仕組みを研究。テロメアに関する論文発表や講演など多数。

The Rockefeller University Laboratory of Cell Biology and Genetics

WEB
http://delangelab.rockefeller.edu
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1230 York Ave. (at 66th St.)

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