人間とネズミはせいぜい遠い親戚にすぎず、その部族の系統はおよそ 7,500 万年前に分かれた。それにもかかわらず、私たちはタンパク質をコードする遺伝子の約 70 パーセントを齧歯動物と共有しており、細胞活動において最も重要な役割を果たすコードを含む DNA 配列を共有しています。ただし、これらの遺伝子は両方の生物の全ゲノムの約 1.5% しか占めていません。残りの大部分は、長い間機能がないと考えられていたDNAリピートとセクションで構成されていますが、現在では遺伝子活性の重要な制御センターであることが証明されています。私たちが今知っているように、これらのセクションは、タンパク質をコードする遺伝子のどれがいつ活性化するかに大きな影響を与えます。これらの分野では、研究者らは、たとえ影響を受ける遺伝子がマウスとヒトで同一であるとしても、マウスという生物が実験において異なる反応を示すことがある理由についても説明があるのではないかと疑った。
2007 年、世界中の研究者からなる国際コンソーシアムが Mouse ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements) プロジェクトを開始しました。これを行うために、科学者らは 124 種類の異なるマウスの組織と細胞の遺伝子活性を分析しました。彼らは、どの遺伝子が活性化して読み取られているか、特定のタンパク質が DNA に結合している場所、DNA が複製されている場所を示す 1,000 以上のデータセットを生成しました。このプロジェクトの結果は現在 4 つの専門論文として発表されており、マウスとヒトの類似点もいくつか明らかになりましたが、何よりも広範囲にわたる相違点も明らかにしています。
方法と理由の違い
「ヒトの遺伝子とは全く異なる方法で調節されているマウス遺伝子が相当数ある」とENCODE研究者の一人であるカリフォルニア大学サンディエゴ校のビング・レン氏は報告する。 「そして、これらの違いはランダムではなく、免疫系を調節する遺伝子など、特定の代謝経路に沿って集中しています。」タンパク質の生成など、細胞内の核となるプロセスを制御する制御プログラムの多くは類似しています。しかし、研究者らの説明によれば、細胞表面のプロセスを調節し、細胞伝達、免疫系、その他の細胞全体の機能に影響を与える遺伝子の活性に大きな逸脱が見られる可能性がある。
特に驚くべきことは、その違いが時として非常に大きく、脳と腸のように異なるマウス組織の方が、遺伝子活性の点で、例えばヒトとマウスの脳組織よりも類似していることである。したがって、これまでの仮定に反して、遺伝子調節は組織特異的というよりは種特異的である。さらに、遺伝子の読み取りを制御する多くの分子は、マウスとヒトではゲノム内のまったく異なる位置に結合します。 ENCODEの研究者らが発見したように、マウスに存在する結合部位の約半分はヒトには存在しない。したがって、進化は、比較的よく保存されたタンパク質をコードする遺伝子よりも、私たちの細胞生物学のこれらの要素に重点を置きました。
研究者らによると、この新たな発見は将来の医学研究の効率化に役立つ可能性があるという。 「長い間、マウスで発見されたことはすべて人間にも当てはまると考えられていましたが、それは真実ではありません」とレン氏は言う。 Mouse ENCODE の結果のおかげで、マウスと人間の正確な違いがどこにあるのかがよりよくわかるようになりました。これは、将来的にマウスを使った実験をより具体的に計画し、一部の分野で他の方法に切り替えるのに役立ちます。
