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新しい遺伝病発見、原因の仕組みも解明

掲載日:2015年3月4日

発達の遅れや肥満、低身長を主な特徴とするCHOPS症候群という新しい先天性の遺伝病を、東京大学分子細胞生物学研究所の泉幸佑(いずみ こうすけ)助教、白髭克彦(しらひげ かつひこ)教授らが発見した。その原因となる遺伝子変異も突き止めた。発症は数万人に1人と推定されるが、頻度はまだ、よくわかっていない。治療法などの開発につながる発見といえる。米フィラデルフィア小児病院のイアン・クランツ教授らとの共同研究で、3月2日付の英科学誌ネイチャージェネティクスのオンライン版で発表した。

泉幸佑助教は米フィラデルフィア小児病院に勤務していた2013年に、似た症状の遺伝病のコルネリア・デ・ランゲ症候群の子どもの中に、特徴が少し異なる遺伝病を3人の患者で見つけ、症状の頭文字を連ねてCHOPS症候群と名付けた。最新の次世代シークエンサーで解析し、DNAからRNAが作られる転写過程でRNA分子を連結、伸長する反応を活性化するAFF4遺伝子の変異が原因であることを見いだした。

この遺伝子が作り出すタンパク質は、RNAポリメラーゼが転写を開始する際の点火役のような役割をしており、通常はすぐ分解されて細胞内で低い量に保たれている。しかし、CHOPS症候群の患者3人の細胞で見つかった遺伝子の変異で、AFF4タンパク質は分解を逃れ、過剰に蓄積していた。この過剰な蓄積で、RNAポリメラーゼの活性化が引き起こされ、初期発生に重要な遺伝子群の発現が異常に高まっていることがうかがえた。

研究グループは遺伝学、生化学、ゲノム学を総動員して、CHOPS症候群の患者の細胞を解析した。その結果、RNAポリメラーゼの転写伸張反応段階での制御が、ヒトの体の形成、成長、精神運動発達、体重増加の調節に重要な働きを担っている可能性が浮かび上がった。この研究は、「RNAポリメラーゼの点火の適度な調節が重要だ」という分子生物学の新しい視点も提示した。

泉幸佑助教は「生物にとって基本的な転写伸張反応の制御について新しい理解がもたらされ、成長や体重の増加を調節する仕組みの一端が分子レベルでわかった。研究したCHOPS症候群の子どもの患者3人はいずれもフィラデルフィア近郊に住んでいた。先天性異常の発達遅滞をよく解析すれば、この遺伝病がもっと見つかる可能性はある。遺伝病の治療や診断だけでなく、肥満治療薬の開発につながることも期待される」と話している。

今回の研究でわかった転写の制御の仕組み
図. 今回の研究でわかった転写の制御の仕組み。
プロモーター上に停止しているRNAポリメラーゼにAFF4とコヒーシンが結合する。AFF4によって、RNAポリメラーゼはリン酸化されて(赤色の炎)、活性化され、RNAの合成を始める。RNAポリメラーゼとAFF4、コヒーシンのタンパク質複合体は転写終結点まで共に移動し、RNAを合成し切った後、解離して、AFF4は分解される。
(提供:東京大学)
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