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　今、生命科学の分野では、ＲＮＡがホットなテーマの一つだそうです。というのは、ここ数年で次々に新しいＲＮＡが発見されて、驚くほどさまざまな役割を担っていることがあ〜かになってきているからです。ＲＮＡといえば、ＤＮＡの遺伝情報をコピーしてタンパク質を作る…、というぐらいの知識しか持ち合わせない筆者にとって、まったく未知の分野に一歩踏み出す心境での取材です。

　ヒトの体には、約６０兆個の細胞があると言われています。各細胞に一つの核があり、その中にＤＮＡ鎖が染色体としてパッケージされています。ＤＮＡ鎖のうち、タンパク質やＲＮＡ鎖をつくる情報を持った部分を遺伝子と呼びます。ＤＮＡ鎖は、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）と呼ばれる4種類の塩基を部品に持つ長い連鎖ですが、ＡＴＧＣの並び方が遺伝情報となっています。遺伝情報に基づいて体の機能を担うのはタンパク質です。タンパク質は２０種類のアミノ酸の長い連鎖で、アミノ酸の並び方で性質が決まります。
　さて、核内のＤＮＡ鎖の遺伝情報はまず伝令（メッセンジャー）ＲＮＡ鎖として写し取られます。ＲＮＡの塩基もＤＮＡに対応して4種類ですが、Ｔ塩基の代わりにウリジン（Ｕ）塩基が使われています。伝令ＲＮＡは核の外の細胞質まで運ばれて、リポソームというタンパク質製造工場でタンパク質に翻訳されます。その際、それぞれ３つの塩基の並びごとに２０種のうちのどのアミノ酸を使うかが決まっているのです。
　「この仕組みには、都合のいいことが２つあります」と、熊本大学大学院自然科学研究科の谷時雄教授は語ります。
　１つは、一度に多くのタンパク質を作ることができるということ。ＤＮＡは１個でも、間にＲＮＡが入ることで一度に２０００〜３０００分子ものコピーが作れます。
　そして、もう一つのメリットの発見が、ＲＮＡについての認識を大きく変える第一歩となりました。

　以前は、遺伝情報の設計図を持つＤＮＡが生命の起源と考えられていましたが、ＤＮＡ鎖をつくるのに酵素タンパク質が必要だという矛盾が解決できませんでした。生命現象をつかさどる機能性ＲＮＡが続々と発見され、ついに酵素機能を持つＲＮＡまで分かってきました。それで「生命の起源は遺伝情報機能と酵素機能の両方を持てるＲＮＡで、後にそれぞれの機能に特化したＤＮＡとタンパク質が加わった」という仮説が出てきました。「ＲＮＡワールド仮説」と呼ばれています。

図１

　約２万２０００個前後のヒトの遺伝子からは、１０万〜２０万種類ものタンパク質がつくられています。遺伝子数の約１０倍ものタンパク質が、いったいどのようにして作られるのか？その謎が最初に解明されたのは１９８０年代のことでした。
　実は、一つの遺伝子ＤＮＡ鎖のすべての部分が遺伝情報を担っているのではなく、ちょうど民放のテレビ番組のＣＭのように、タンパク質に翻訳されない塩基配列部分が飛び飛びに含まれています。
　翻訳される部分を「エキソン」、されない部分を「イントロン」と呼びます。遺伝子によって違いますが、平均するとエキソン１５０塩基に対してイントロンは３３００塩基。実に約２０倍もの翻訳されない部分が含まれているわけです。
　テレビ番組を録画する時、ＣＭ部分を自動的にカットして中身だけをつなぐ機能がありますが、実は細胞核内でも伝令ＲＮＡのイントロン部分をカットしてエキソン部分を連続につなぐ編集作業が行われているのです。これを「スプライシング（スプライス＝切ってつなぐ）」と言います。
　スプライシングには、エキソンを順繰りにつなぐだけでなく、いくつかのエキソン部分まで飛ばして短くつないだりする場合もあり、さまざまな編集方法がとられています。編集方法ごとに異なる伝令ＲＮＡになり、できるタンパク質も違ってくるため、１個の遺伝子から多様な種類のタンパク質をつくることが可能になるのです。これを「選択的スプライシング」と言います（図１）。極端な例では、脳細胞に個性を与えていると言われるショウジョウバエのＤｓｃａｍという遺伝子の場合、この遺伝子１個から約３万８０００通りのタンパク質がつくられます。

　谷教授の研究グループが特定した、伝令ＲＮＡの核外輸送にかかわる１１個の原因遺伝子。その１つを調べると、遺伝子の情報を写し取ったり、遺伝子の傷を修復したりするタンパク質の遺伝子に変異が起きていることが分かりました。
　実はヒトの遺伝子にも、これに相当するものがあります。その遺伝子に変異が起きると、コケイン症候群という極端な発育障害が起きる場合があります。これまで発症のメカニズムがよくわからなかったこの病気が、「伝令ＲＮＡの核外輸送が阻害されることで起きるのではないか」という推測ができるわけです。
　原因が分かれば、治療法の可能性も出てきます。谷教授は、このような病気を「ＲＮＡ輸送症候群」と名付けることを提唱しています。
　さらに谷研究グループは、数年前から選択的スプライシングやＲＮＡ輸送を阻害する化合物を探すことを始めました。多種類の天然化合物を作り出す放線菌という微生物の培養液から、培養細胞を用いてそれらの過程に影響を与える化合物を探索しています。これまでに３５００種類ほどの放線菌培養液を調べ、数種類の阻害剤となる化合物を見つけました。
　エイズウイルスやＣ型肝炎ウイルスは、ＲＮＡが自ら遺伝情報を持つ「ＲＮＡウイルス」です。そこで、新しい阻害剤を使って増殖をストップさせる新薬開発の可能性が出てくるわけです。また、選択的スプライシングやＲＮＡ輸送に影響を与えることで、がん細胞の増殖を抑える新しい抗がん剤の開発も夢ではありません。

　Ｐｏｉｎｔ２は遺伝子１個の話でしたが、染色体ＤＮＡ鎖の遺伝子以外の部分にも、大変意外な秘密が隠されていました。
　ヒト染色体のＤＮＡ鎖は３０億個の塩基を持ち、その塩基配列はすべて解読されました。その結果、その中に遺伝情報のない無駄だと思われる領域が何と９５％以上もあることが判明し、「遺伝子間領域」あるいは「ジャンク（がらくた）ＤＮＡ」と呼ばれました。
　ところが１０年ほど前、無駄だと思われていたジャンクＤＮＡ部分から、小さな「マイクロＲＮＡ」が作られていることが分かりました。数千塩基からできている伝令ＲＮＡに比べて、マイクロＲＮＡはわずか２１〜２３塩基の小さなＲＮＡです。このマイクロＲＮＡは、伝令ＲＮＡにくっついてタンパク質の合成を止めたり、伝令ＲＮＡそのものを分解する機能を持ち、タンパク質の合成を調節しています。
　タンパク質の多様性を生み出す「選択的スプライシング」にも、別の種類の小さなＲＮＡが関わっており、スプライシングの境目を決める重要な機能を果たしています。このように、タンパク質への翻訳以外のさまざまな機能を持つＲＮＡを総称して「機能性ＲＮＡ」と言います。
　「マイクロＲＮＡの発見以来、ここ５〜６年、ＲＮＡの研究はホットな領域として脚光を浴びています」と谷教授。新しい機能性ＲＮＡもどんどん発見されており、現在分かっているだけでも数百種類はあります。３０年近くＲＮＡの研究を続けている谷教授は、現在の状況を「ＲＮＡルネッサンス」と呼んでいます。

図２

　細胞核の中でスプライシングされた伝令ＲＮＡは、核膜に約５０００個ほどある「核膜孔」という出入口を通って細胞質に出ます。スプライシングされていない伝令ＲＮＡは、核の外には輸送されません。
　谷研究室では、このようなＲＮＡ輸送や選択的スプライシングの仕組み、小さなＲＮＡがかかわる制御の仕組みなどを解明する研究プロジェクトが進行しています。
　１つは酵母を使ったプロジェクト。ヒトの遺伝子に近い遺伝子構造を持つ分裂酵母の変異株の中から、セ氏３６度以上になると伝令ＲＮＡの閣外輸送が止まって死んでしまう変異株を１１種類見つけ、それら原因遺伝子を１０年がかりで特定しました。伝令ＲＮＡを核から細胞質に運ぶ仕組みが明らかになりつつあります。
　もう１つの大きなプロジェクトでは、培養動物細胞を使っています。蛍光色素で伝令ＲＮＡを可視化する技術を開発した谷教授の研究グループは、培養細胞内で伝令ＲＮＡがどのように輸送されるかを特殊な顕微鏡で観察。核内の数カ所に、伝令ＲＮＡが集まる構造体ＴＩＤＲ（転写不活性化依存ＲＮＡ領域・図２）があることを世界に先駆けて発見したのです。
　ＲＮＡについてはまだまだ謎が多く、世界中の研究グループがしのぎを削っています。

　数百種類のＲＮＡが、私たちの生命活動を調整していたとは驚きです。そして、これまで無駄だと思われていたＤＮＡの中に、大切な働きをする部分が発見されたという事実にも考えさせられました。谷研究室のさらなる新発見に期待しています。