14.10: エピジェネティック制御

エピジェネティックなメカニズムは、健康な成長に不可欠な役割を果たしています。逆に、正確に制御されたエピジェネティックなメカニズムが破壊されると、がんなどの病気になります。

ほとんどの哺乳類では、雌は2本のX染色体（XX）を持ち、雄はXとYの2本の染色体（XY）を持っています。X染色体には、Y染色体よりもかなり多くの遺伝子が含まれています。そのため、雌でX染色体に関連する遺伝子が過剰に発現するのを防ぐために、発生初期に2本のX染色体のうち1本をランダムに不活化します。X染色体の不活性化と呼ばれるこのプロセスは、DNAのメチル化によって制御されています。科学者たちは、不活性化されたX染色体の遺伝子プロモーター部位では、活性化されたX染色体よりもDNAメチル化の度合いが大きいことを見出しました。DNAメチル化は、転写装置がプロモーター領域に結合するのを妨げ、その結果、遺伝子の転写が阻害されます。

異常なDNAメチル化は、がんにおいて重要な役割を果たしています。ほとんどの遺伝子のプロモーター領域には、シトシンとグアニンのヌクレオチドがリン酸基でつながった領域があります。これらの領域はCpGアイランドと呼ばれています。健康な細胞では、CpGアイランドはメチル化されていません。しかし、がん細胞では、がん抑制遺伝子や細胞周期調節因子のプロモーター領域にあるCpGアイランドが過剰にメチル化されています。メチル化によって、これらの遺伝子の発現が停止し、がん細胞が急速かつ無秩序に分裂するようになります。