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理研、親のストレスはDNA配列の変化を伴わずに子どもに遺伝

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dATF-2はヘテロクロマチン形成に必須
  • dATF-2はヘテロクロマチン形成に必須
  • 環境ストレスにより誘導された遺伝子発現上昇の子供への遺伝
  • ストレスによる遺伝子発現変化は世代を超えて遺伝
  • マウスATF-7 は精神ストレスによる遺伝子の発現誘導に関与
 理化学研究所は6月24日、ストレスによる遺伝子発現変化がDNA配列の変化を伴わず親から子どもに遺伝するメカニズムを発見したことを発表した。

 同発表は、理研基幹研究所・石井分子遺伝学研究室の成耆鉉(ソン キヒョン)協力研究員、石井俊輔主任研究員らの研究成果。

 同研究所によると、ストレスによる遺伝子発現変化が、エピジェネティクに遺伝するかどうかは、病気や進化にも関連し、遺伝学の重要なテーマとなっているという。エピジェネティク(Epigenetics)とは、接頭辞「epi(=後で付加したの意)」と遺伝学「Genetics」をつないだ用語で、DNA配列によって決定される遺伝現象とは対照的に、DNAやヒストンへの後天的な化学修飾により制御される遺伝現象のことをいう。

 ストレスにより制御される、後天的な化学修飾により制御される遺伝現象の例としては、温度や日照時間によるトウモロコシ色素の変化の遺伝がよく知られているが、そのメカニズムは不明だという。また動物でも環境ストレスや栄養状態などの影響が、子どもに遺伝することを示唆する報告はあるものの、メカニズムが解明されていないため、まだ広く受け入れられていないのが現状だという。

 発表された資料によると、DNAがヒストンに巻き付いて形成されるクロマチンには、転写を不活発にし、メチル化されたヒストンに富むヘテロクロマチンと呼ばれるクロマチンが凝縮した領域があるという。

 研究チームでは、ショウジョウバエの転写因子dATF-2がヘテロクロマチン構造の形成に必須であることを見いだしたとしている。これは、dATF-2がヒストンをメチル化する酵素と結合して、ヒストンをメチル化するためと考えられるという。さらに、熱ストレスや浸透圧ストレスでdATF-2がリン酸化されるとヘテロクロマチンから外れ、その結果、ヘテロクロマチン構造が弛緩し、抑制されていた転写が誘導されること、その状態が子どもに遺伝することを突き止めたとしている。

 これはストレスによりエピゲノム状態が変化し、それが遺伝することを示しているという。また、親の受けたストレスの影響は子どもにだけ遺伝し、孫には遺伝しない一方で、二世代にわたってストレスを受けると、その影響は子どもだけでなく孫にも伝わり、その後何世代にも遺伝する可能性があることがわかったとしている。これらの成果は、ストレスにより誘導される遺伝子発現変化が、エピジェネティクに遺伝するメカニズムを理解するための大きな一歩となるとしている。

 なお、この研究成果は、「日本学術振興会 科学研究費補助金 新学術領域研究 ゲノムアダプテーションのシステム的理解」によって得られたもので、米国の科学雑誌「Cell」(日本時間6月25日)に掲載される。
《前田 有香》

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