「遺伝的組換えの仕組みとその制御機構」
岩手女子看護短期大学
小川 英行 学長
我々は遺伝子セット（ゲノム）を両親からそれぞれ１つずつ、2セット
を受け継いでいる。子供には、その2セットをよく混ぜ合わせて作った
1セットを伝達する。このよく混ぜ合わせる過程が遺伝的組換えで、分子
レベルでは、2つの相同なDNA分子間で部分的な入れ換えをすることであ
る。最も単純なウイルスからヒトまでこの遺伝的組換えが見られ、これ
によって遺伝子の組み合わせを多様化して環境に適応し、進化を遂げて
きたと考えられる。
遺伝的組換えの分子機構の解析を原核生物であるバクテリオファージ
と大腸菌、真核生物である酵母や高等生物で行って来た。そして、基本
的な機構は全ての生物に共通で、エキソヌクレアーゼ、一本鎖結合蛋白
質、DNAポリメラーゼ、エンドヌクレアーゼ等が必須であることが分った。
これらの基本機能の他に大腸菌では、塩基配列の相同性を識別し組換え
中間体形成を促進するRecA蛋白質が存在した。しかもこのRecAは、DNA障
害を修復する遺伝子群を発現させる機能も合せ持つ。RecAの遺伝子と相
同な遺伝子は、酵母から高等生物にかけて広く存在し、機能的にも似て
いることが明らかになった。真核生物では減数分裂の決った時期に組換
えが一斉に始まるので、この特徴を利用して組換えの開始機構の研究を
行い、その鍵を握るMRE11遺伝子を発見した。この遺伝子は、遺伝的組換
えの開始反応である、二重鎖切断の導入に関与し、出来た５'端からエキ
ソヌクレアーゼの働きで、塩基配列の相同性の検索に必要な一本鎖を形
成する働きも持つ。しかもそのうえ、二重鎖切断端同士を直接結合させ
る機能もあることが明らかになった。このたんぱく質は、DNA障害を認識
して細胞周期の進行を制御する、ESR1/MEC1とTEL1遺伝子の制御下でリン
酸化もされる。組換えの進行が細胞周期を制御する遺伝子によっても制
御されていることが明らかになってきた。