私たちの遺伝子構成は私たちの存在の基礎です。しかし、最終的には、遺伝子は体内の実際の役割、つまりタンパク質に対する命令を構築するものにすぎません。なぜなら、酵素、メッセンジャー物質、建築材料、その他無数の機能として、私たちの細胞や組織を構築し、生命を吹き込んでいるのは彼らだからです。このため、体内で生成されるタンパク質の総体であるプロテオームは、医学や細胞生物学にとってゲノムよりもさらに意味があり、価値があると考えられています。しかし、体内のすべてのタンパク質とその生産現場を解読することは、ヒトゲノムを解読するよりもはるかに困難です。タンパク質の構造はゲノムの構造よりも複雑かつ多様です。そして、無数の異なるものがあらゆる組織およびあらゆる細胞で生成されます。
カタログのない図書館
「人体は、各タンパク質が 1 本に対応する巨大な図書館であると想像できます」と、ボルティモアのジョンズ・ホプキンス大学の 2 つの研究チームのリーダーであるアキレシュ・パンディ氏は説明します。問題は、現在、すべての本のタイトルと図書館内の場所をリストした包括的なカタログがないことです。国際研究チームは、このようなプロテオームのカタログの作成に何年も取り組んできました。現在、彼らの努力が実を結び始めています。両グループは現在、このプロテオーム カタログの最初のラフ バージョンを発表しています。どちらの場合も、研究者らは質量分析法を使用してさまざまな臓器の組織サンプルを分析しました。まずタンパク質がサンプルから単離され、酵素の助けを借りてより小さな成分であるペプチドに分解されました。その後、質量分析計を使用してそれらの構造と量を決定できます。
両方の研究グループは成功を収め、現在、ヒトプロテオームの最初の 2 つの大まかなカタログを発表しています。これらは、体の細胞および組織内の 17,294 および 18,097 のタンパク質を記録します。これは、プロテオーム全体の 84 パーセントおよび 92 パーセントに相当します。 「これは、必要な総合カタログの初稿を初めて入手したことを意味します」とパンディ氏は言います。そして、この不完全なカタログでさえ、タンパク質が体全体に非常に異なって分布していることを示しています。そのうち約 10,000 個が核プロテオームの一種を形成し、ほぼすべての細胞と組織に存在します。 「それらの主な機能は、細胞の一般的な制御と維持です」とミュンヘン工科大学のベルンハルト・キュスター氏と彼のチームは疑っている。したがって、これらの分子プレーヤーは、機能するためにすべての細胞とすべての組織に必要とされます。しかし、非常に特定の器官や細胞でのみ存在するさまざまなタンパク質もあります。したがって、各器官のタンパク質パターンは独特であり、その機能に不可欠です。
「ジャンクDNA」からのタンパク質
驚いたことに、両研究グループは、既知のタンパク質をコードする遺伝子によってではなく、これらの遺伝子の外側の DNA 領域によって生成されるタンパク質を約 200 個発見しました。これまで、これらの領域（「ジャンク DNA」とも呼ばれる）には遺伝子活性を調節する機能があると考えられていましたが、それら自体が独自のタンパク質をコードしているとは考えられていませんでした。 「それが研究で最も刺激的な部分でした」とパンディ氏は言います。 「おそらく非コードDNA配列に由来する193個のタンパク質を発見したという事実は、細胞がどのようにDNAを読み取るのかをまだ完全に理解していないことを意味します。」新たに発見されたこれらのタンパク質がどのような機能や性質を持っているのかはまだわかっていません。
逆に、研究者らは、遺伝子地図に従って存在すると考えられていた約 2,000 個のタンパク質を見つけることができませんでした。科学者たちは、これらのタンパク質の多くは胚発生中にのみ存在するのではないかと考えています。しかし、タンパク質をコードする遺伝子の中には、進化の過程で機能不全に陥ったものもある可能性があります。遺伝子は依然として構築指示として遺伝暗号に含まれていますが、読み取られてタンパク質に翻訳されることはありません。 「おそらく、私たちは進化の働きを観察しているのでしょう。私たちの生物は不必要な遺伝子を不活性化し、他の場所で新しい遺伝子のプロトタイプをテストします」とキュスター氏は説明する。
研究者らによると、2 つのプロテオーム カタログは、私たちの存在のこの基本的な基盤を解読し、理解するための重要な第一歩です。しかし、これはまだ始まりにすぎず、「ヒトゲノムプロジェクトと同様、ヒトプロテオームの完成には依然として多くの時間と労力が必要だ」とケスター氏らは述べた。これまでのところ、タンパク質を個々のアミノ酸構成要素に至るまで解読するまでには、まだ長い道のりがあります。しかし、これは、たとえばタンパク質の機能を変化させ、それによって病気を引き起こす可能性がある突然変異やその他の変異体を特定するために必要です。おそらく、プロテオームは非常に複雑なので、最後の細部に至るまで、その全体を完全に理解することは決して不可能である、とパンディ氏は考えています。それにもかかわらず、スタートは切られたのであり、将来的には、私たちの体を形作るものについて貴重な新しい洞察をもたらす可能性があります。
