「ジャンクDNA」の版間の差分

冒頭を定義と概要に分割+全体的に手入れ
(冒頭を定義と概要に分割+全体的に手入れ)
'''ジャンクDNA'''(Junk DNA)とは、[[染色体]]あるいは[[ゲノム]]における上の機能がまったく特定されていないような[[DNA]]領域のこと。日本の生物学者[[大野乾]]が命名。しかし、分子生物学というのはまだ非常若い学問であり、特に、このうな機能の認められていないDNAの領域も、まだ発見されていないような手順で機能していのかもしれない、という観点から、'''ジャンク'''という言葉は呼び誤りであると認識されている。実際、[[2005年]]現在、新しい研究において、ジャンクDNAがまだ確認されていない機能を果たしているかもしれない、ということが示されている(追記参照)命名
 
== 概要 ==
ほとんどの[[動物|動]][[植物]]のゲノムにおいては、DNAのほとんどの部分において生物学的な役割が分かっていない。生物学者は、[[遺伝子]]がコード化している[[蛋白質]]に関する情報が不完全な時でも、その遺伝子の存在する[[染色体]]の領域を[[オープンリーディングフレーム]](Open Reading Frame; ORF、実際にアミノ酸配列として翻訳される領域のこと)として識別することが可能であり、また、ゲノムを扱う科学者は、このような領域がどのように機能するか知らないときでも、それが重要であると仮定することが合理的であると認識している。また、非蛋白質コード領域の'''DNA配列'''も重要なことが知られている。この中には、[[DNA複製]]の開始点として定義される'''複製起点'''、あるいは'''プロモーター'''、'''エンハンサー'''、'''サイレンサー'''といった遺伝子の発現を制御する塩基配列の領域が含まれている。
ジャンクDNAは、ゲノム解析の結果「既知の[[遺伝子]]と相同性が見られない」あるいは「相同性が高いにもかかわらず機能するために必須な配列に変異などがあり実際の機能が疑わしい」といった領域が多数発見されたことから、そういった一見してごちゃごちゃしており余分・無駄に見えるような''未解明の領域''に対して付けられた名称であるが、「無駄な領域」「ごみ領域」と言った意味合いでとらえられることが多く、必ずしも適切な名称とはいい難い。
また、分子生物学というのはまだ非常に若い学問であり、このような機能の認められていないDNAの領域も、まだ発見されていないような機構で機能しているのかもしれない、という観点から、'''ジャンク'''という言葉は呼び誤りであると認識されている。
実際、[[2005年]]現在、新しい研究において、ジャンクDNAがまだ確認されていない機能を果たしているかもしれない、ということが示されている(追記参照)。
 
ほとんどの[[動物|動]][[植物]]のゲノムにおいては、DNAのほとんどの部分において生物学的な役割が分かっていない。
ヒトゲノムのおよそ97%は"ジャンク"であることが示されている。[[玉葱]]のゲノムは人間のものの12倍のサイズがあり、おそらくより多くの"ジャンク"をふくんでいると考えられる。また、これとは対照的に[[トラフグ]](''Fugu rubripes'')のゲノムは人間のものの1/10程度のサイズしかないが、ゲノムの1/3に有効な遺伝子がコード化されており、ほぼ同数の遺伝子をもっていると考えられている。このように、DNAのうち機能を持っている領域と"ジャンク"な領域の比率は種によって著しく違うようである。
分子生物学的な研究では、[[遺伝子]]がコード化している[[蛋白質]]に関する情報が不完全な時でも、その遺伝子の存在する[[染色体]]の領域を[[オープンリーディングフレーム]](Open Reading Frame; ORF、実際にアミノ酸配列として翻訳される領域のこと)として識別することが可能である。
また。ゲノムを扱う科学者は、このような領域の機能や作用機構に関する情報がほとんど得られていない場合でも、それが重要であると仮定することが合理的であると認識している。
 
ゲノム上の塩基配列には、[[翻訳]]を受けないいわゆる非蛋白質コード領域が多数存在することが知られており、この中には、[[DNA複製]]の開始点として定義される'''複製起点'''、あるいは'''プロモーター'''、'''エンハンサー'''、'''サイレンサー'''といった遺伝子の発現を制御する生命活動に非常に重要な領域が含まれている。このことは、「蛋白質にならない領域=無駄な部分」'''ではない'''事を明確に示している。
 
ヒトゲノムのおよそ97%は"ジャンク"であることが示されている。
これとは対照的に[[トラフグ]](''Fugu rubripes'')のゲノムサイズは人間の1/10程度しかないが、ゲノムの1/3に有効な遺伝子としてコードされており、ほぼヒトと同数の遺伝子をもっていると考えられている。
因みに[[玉葱]]のゲノムサイズはヒトゲノムの約12倍であり、ヒトより多くの"ジャンク"をふくんでいると考えられる。
このように、ゲノムにおける「機能を持っている(推測できる)領域」と「"ジャンク"な領域」の比率は種によって著しく違うようである。
 
*追記
[[2005年]]、[[理化学研究所]]を中心とする国際研究グループは[[ハツカネズミ|マウス]]の細胞内の[[トランスクリプトーム]]分析を行い、トランスクリプトームで合成される44,147種類のRNA中、53%に相当する23,218種類が[[蛋白質]]合成に関与しないものであること、蛋白質合成をおこなうコード配列であるセンスRNAの発現は蛋白質合成を行わないアンチセンスRNA(センスDNAと相補関係にある)によって制御されていることを突き止めた。<br />
この発見により、ジャンクDNAは実際には機能していることが分かり、従来のDNA観、ゲノム観を大きく転換する契機となると期待されている。
 
今のところ、これらの全てあるいは部分的にはかなり信頼できる。ジャンクDNAの多くの部分は遺伝子調節において重要な機能を持っているらしく、例えばヒトの場合、転写されたDNAのわずか2%の部分だけが蛋白質に翻訳される。したがって、ゲノムレベルにおける遺伝子の機能に関する、時代遅れの誤った認識を与える'ジャンクDNA'という用語は使用が避けられるべきものであり、'非蛋白質コードDNA'([[noncoding DNA]])のようなより正確な用語の使用が好まれる。 真の'ジャンクDNA'の領域では変異がランダムに発生し、その発生数も比較的多いだろうと予想されるため、種間での比較によってそれらの領域を識別することができる。
 
'真のジャンクDNA'がかなりの割合を占めるとする'''仮定''' - 例えばヒトにおける'97%'という現在の値 - は進化論とは決して調和しえない、という事には注意が必要である。
進化に関連してひとつ言及しておくべきことがある。ジャンクDNAがかなりの割合を占めるとする仮定 - 例えばヒトにおける'97%'という値 - は自然選択による進化論とは決して調和しえない、という事である。ジャンクDNAの複製は情報の保存の観点から言えば無駄な行為である。したがってジャンクDNAの割合が高いということは多くのエネルギーが浪費されることを意味し、生命にとっては重荷となるだろう。そのため、自然選択説によると、進化に十分な時間のスケールの上において、削除的な変異による'ジャンク'配列の量が削減されるようなかたちの自然選択が行われなければならない。本当に'ジャンクDNA'配列が存在しているという考えは、現在では想定されたときほど一般的な支持を得ているわけではない。しかし、もしそれが事実であれば一般的支持を得ている科学的進化論において通常考えられる、[[自然選択説|自然選択]]の要求はそれほど厳しくないと結論付ける以外にジャンクDNAと自然選択説の共生の道はないだろう。
ジャンクDNAを多量に含むということは、細胞分裂(DNAの複製)の際に役に立たないヌクレオシドを作成するために多くのエネルギーが浪費されることにつながり、生命にとっては重荷となる。
そのため、進化論的な時間のスケールにおいて'ジャンクDNA'の量は、自然選択における懲罰的な損失を被る事なく利用可能なエネルギーおよび物質量を維持できるような水準に、削除的な変異によってが削減されると考えられる。
発見された時ほど多量とは考えられていないにせよ'ジャンクDNA'が存在しているという事実は、ポピュラーな科学で一般的に考えられている、よりエネルギーを維持するような[[自然選択説|自然選択]]の要求がそれほど厳しくないことを示唆している。
 
== 外部リンク ==
== 参考文献 ==
英語版より
# Gibbs W.W. (2003) "The unseen genome: gems among the junk", ''Scientific American'', '''289'''(5): 46-53. (A review, written for non-specialists, of recent discoveries of function within junk DNA.) ([http://www.mindfully.org/GE/2003/Junk-GenomeNov03.htm 概要])
# Pearson, Helen (2004) "[http://www.nature.com/nsu/040503/040503-9.html 'Junk' DNA reveals vital role]", ''[[ネイチャー|Nature]]''.
# M.A. Nobrega, Y. Zhu, I. Plajzer-Frick, V. Afzal and E.M. Rubin (2004) "Megabase deletions of gene deserts result in viable mice", ''[[ネイチャー|Nature]]'', 431: 988-993.
# Mattick, John S. (2004) "The Hidden Layer of Noncoding RNA: a Digital Control System Underpinning Mammalian Development and Diversity", HGM Symposium 2004 Session 4/16.
 
== 関連項目 ==
* [[イントロン]]
* [[テロメア]]
 
# Pearson, Helen (2004) "[http://www.nature.com/nsu/040503/040503-9.html 'Junk' DNA reveals vital role]", ''[[ネイチャー|Nature]]''. ([http://www.bioedonline.org/news/news-print.cfm?art=956 概要])
[[Category:遺伝学|しやんくていえぬえ]]
[[Category:分子生物学|しやんくていえぬえ]]
 
# M.A. Nobrega, Y. Zhu, I. Plajzer-Frick, V. Afzal and E.M. Rubin (2004) "Megabase deletions of gene deserts result in viable mice", ''[[ネイチャー|Nature]]'', 431: 988-993. ([http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Retrieve&dopt=Citation&list_uids=15496924 概要])
[[en:Junk DNA]]
[[de:Nichtkodierende Desoxyribonukleinsäure]]
508

回編集