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自閉症の発症に影響。DNAのわずかな変異の「バタフライ効果」

time 2024/01/27

この記事は約 5 分で読めます。

自閉症の発症に影響。DNAのわずかな変異の「バタフライ効果」

「バタフライ効果」という概念が、DNA内の自閉症関連遺伝子がどのようにして活性化されるかを説明するのに役立つかもしれません。
新しい研究によると、この複雑な波及効果を通じて、自閉症と無関係なDNAの変異が、障害に関連する遺伝子の活動に影響を与えることになるとされています。

DNAにはプロモーターと呼ばれる遺伝物質が含まれており、これは基本的に遺伝子のオンとオフを切り替える役割を果たします。
DNAは3Dの形状で捻じれて巻かれているため、これらのプロモーターはDNA配列内で遠く離れた場所にある遺伝子を制御することができます。
言い換えれば、DNAのすべてのねじれを伸ばした場合、プロモーターと遺伝子は遠く離れていますが、分子内に折りたたみを導入することでこれらを近づけることができます。
プロモーターとそれが制御する遺伝子は、トポロジカルに関連した領域(TAD)と呼ばれる制御「ユニット」を形成します。

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この複雑なメカニズムのために、自閉症に関連する遺伝子の変異を持たない人でも、自分のゲノムの他の部分、つまりプロモーターの変異によって障害を発症する可能性があります。

それが、「Cell Genomics」誌に発表された新しい研究で探求されている考え方です。

自閉症は高度に遺伝的であり、40〜80パーセントの症例が家族を通じて受け継がれる遺伝子に関連していると推定されています。

しかし、自閉症はDNA内で自発的に生じる変異によっても引き起こされることがあります。

このような変異は最近、「ノンコーディング」領域のDNAで発見されています。
この領域は、ゲノムの約98.5パーセントを占めています。

これらの領域にはプロモーターが含まれており、「ノンコーディング」と呼ばれるのは、遺伝子のようにタンパク質を作るための指示を含まないためです。

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これまで、ノンコーディングDNAの変異が自閉症スペクトラム障害(ASD)を持つ可能性にどのように影響を及ぼすかについてはほとんど知られていませんでした。
新しい研究はその問いに対処し始めています。

研究チームは、自閉症のある5000人以上の人々と、その状態のない兄弟姉妹を比較グループとしてゲノムを分析しました。
チームは特に遺伝的でない変異の存在を探していました。
特殊な技術を使用して、ゲノムの3D構造を捉え、自閉症に関連する遺伝子の周りにTADの境界を定義しました。

チームは、自閉症とTAD関連の遺伝子調節メカニズムとの直接的な関連を見つけました。
具体的には、自閉症に関連する遺伝子を含むTADです。

DNAのコード内で「一文字」、つまり塩基が変わるだけで、自閉症の可能性が高まることに関連することがあります。

日本の理化学研究所脳科学総合研究センターの研究者であり、この研究の主任著者である髙田篤博士はそう説明します。

「結果は、非タンパク質コード領域のDNA配列の単一の塩基の違いが近くの遺伝子の発現に影響を与えることが示されています。

これは、遺伝子発現の全体的なプロファイルを変更し、ゲノム内の遠く離れた遺伝子に影響を及ぼし、ASDのリスクを増加させることにつながります」

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高田博士はこれを「バタフライ効果」として知られる物理現象に例えています。

この現象では、複雑なシステムの初期状態のわずかな変化が後に大きな違いを生むことがあります。
たとえば、蝶が羽をはためかせると、数週間後、数マイル離れた場所で竜巻が町を襲うようなことです。
同様に、プロモーターの微妙な変異が、他の場所の遺伝子発現に大きな影響を与えることがあるのです。

別の実験では、研究者たちはCRISPR遺伝子編集技術を使用して、特定のTADプロモーターに変異を誘発しました。
そして、プロモーターの活動が減少する単一の変異が、同じTAD内の自閉症関連遺伝子の活動の変化を引き起こすことを発見しました。
これは、これまでの発見を検証するのに役立ちました。

「これは、非タンパク質コードゲノム外の領域での稀な、デ・ノヴォ(非遺伝的)変異の自閉症リスクへの寄与を理解することを試みる興味深い研究です」

そう、この研究に関与していない米ペンシルベニア大学の分子医学教授ダニエル・レーダー博士は言います。

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「この発見は治療上の意味を持つ可能性があります。
たとえば、特定のプロモーターの活動を調整し、複数の自閉症に関連する遺伝子が同時に制御される方法があるかもしれません。
理論的には、これにより自閉症の症状を軽減することができるかもしれません」

研究チームは現在、自閉症を持つ可能性に影響を及ぼすかもしれない他の種類のノンコーディング変異を特定することを望んでいますと高田博士は述べています。

(出典:米LIVE SCIENCE)(画像:たーとるうぃず)

理化学研究所のプレスリリース:ゲノム変異における「バタフライエフェクト」

「バタフライ効果」と例えられる、ちょっとした違いが、予想外のところで大きな違いとなって現れる現象。

自閉症と無関係なちょっとしたゲノムの変異(DNAのコード内で「一文字」だけの違い)でも、自閉症の可能性が高まることが関連していることがある。

つまり、

「自閉症に関連する遺伝子の変異を持たない人でも、自分のゲノムの他の部分の変異によって発症する可能性がある」

そうした研究です。

うちの子は重度自閉症で、知的障害もあり話すこともできません。

そうなることがすべて遺伝子に受け継がれてきたと考えるのは、自然淘汰からすれば無理があります。

(人類の歴史において、生き残れず、遺伝子を残せない)

なので、こうした受け継がれたものでない「変異」が原因ともなることには、まったく納得です。

自閉症と関連する遺伝変異は父親由来。年齢は関係なし。研究

(チャーリー)

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