かずさDNA研究所ニュースレター

かずさの森から世界へ

2009年8月5日 第20号
＜トピックス＞
この号では、夏休み中の恒例の行事である「夏休みサイエンススクール」と｢かずさの森のDNA教室｣ (下記)、研究施設・機器の紹介コーナーでは、第二世代のDNAシーケンサーの紹介記事 (2ページ) を掲載し、さらに、質量分析装置を用いた植物体内の化合物の解析に関する｢研究最前線｣ (3ページ) と関連するキー
ワード (4ページ) 、および短足犬についての最近の話題 (4ページ) を掲載しております。

研究所からのお知らせに白い糸状のDNAの沈殿がふわーっと生じてくる様子を親子そろって真剣に観察している様子が印象＜夏休みサイエンススクール＞的でした。
DNAを抽出してその沈殿を観察するという簡単な親子で自由研究：「DNAを取り出そう！」

実験ですが、実験を通じて、一人でも多くの児童･例年千葉県教育委員会の主導で開催している「夏生徒の皆さんが、DNAひいては科学のいろいろな休みサイエンススクール」が今年も7月22日に開か側面に関心を持ってもらえるようにするため、今後れました。これは、千葉県教育委員会と県内各地のもこのような活動を継続していく予定です。

研究機関が共同し、小学校高学年を対象として夏休みに開く科学教室であり、当研究所には28組65名＜かずさの森のDNA教室＞の小学5・6年生と親御さんが参加されました。
DNAとはどういうものかについてクイズを交えなPCR法を体験しよう！

がらの説明後、植物やヒトの細胞を観察し、さらに7月29日に、今年の第一回目の「かずさの森のトラフグの白子からDNAを取り出す実験を行ってもDNA教室」を開催しました。これは、木更津市、らいました。いつもながら、エタノールを加えた際君津市、富津市、袖ケ浦市の地元4市との交流を図ることを目的として、夏休み期間中に中学生･高校生を対象として毎年開催している実験講座であり、この日は9名の中･高校生が参加しました。
今年は、実験用に販売されているキットを使い、実際の犯罪捜査で使われているPCR法を体験してもらいました。様々な道具を使い、結構難しい操作を含む実験でしたが、最後に結果を示すDNAのバンドがはっきりと出ると、参加者は驚きをもって熱心に見入っていました。

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変に有利な点であり、半日程度の読み取り作業で、最新研究施設・機器の紹介 (4)約5億塩基程度の配列を読み取ることができます。

今号でも引き続きかずさDNA研究所で研究に使用

この装置はかずさDNA研究所の様々な研究活動へしている研究施設や機器について紹介します。の利用が計画されており、この導入によって研究開発の著しいスピードアップと効率化が実現できると次世代DNAシーケンサー期待されています。

1970年代後半にDNAの塩基の並び方を決める方次世代DNAシーケンサーの開発競争は、数年後に法 (DNAシーケンシング) が最初に報告されてからは更に大きな転換期を迎えるだろうと予想されておわずか20年強の間に、その技術はヒトの全DNAのり、数年前に終わった国際共同プロジェクトによるもつ約30億の塩基の並び方を明らかにできるレベルヒトゲノムの解析が総額30−40億ドルの費用と数年にまで到達しました。さらに21世紀に入っても技術の月日を費やしたのに比べ、わずか1000ドルの費革新のスピードは衰えず、DNAシーケンシング技術用でしかも数日で行なうことができるようになるだが新たな発展の時期を迎えています。

ろうと言われています。私たちはこうした世界的な前回のニュースレターで紹介しましたように、従技術革新の動向を冷静に分析し、流行に左右される

来のDNAシーケンシング法は配列決定の最後の部ことなく、必要とされる最先端のDNA解析技術を分を電気泳動に依存しており、それが解析速度の律今後もかずさ地区に導入していきます。それによっ速段階となっていました。現在次々と登場しているて、単にDNA研究の進展だけに留まらず、健康問

次世代DNAシーケンサーと呼ばれる機器では、こ題、環境問題、食糧問題など、我々人類が直面しての解析速度の律速段階であった電気泳動の過程をイいる様々な問題の解決に貢献できるに違いないと考メージング解析によって処理することにより、極めえています。て多くの検体を同時並列処理できる計測方法に置き換えています。それによって単位時間当たりの塩基配列決定数の大幅な増加とDNAシーケンシングの費用の劇的な低減が達成されました。
こうした近年の技術的進歩を踏まえ、かずさDNA研究所でも次世代DNAシーケンサーの導入を決定しました。今回導入した装置は、次世代DNAシーケンサーの中では最も長い歴史を持つ、ロッシュ・ダイアグノスティックス社のゲノムシーケンサーFLXシステムです (図２) 。この装置の特徴は、現在市販されている次世代DNAシーケンサーの中で、単一の試料から一度に読み取れる塩基配列が最も長い点です。このことは、同じ配列が繰り返して現れる高等生物、特にヒトの疾患関連遺伝子などの解析には大A A T C G G C A T G C T A A A A G T C A
T A G C C G T A C G A T T T T C A G T

図２：次世代DNAシーケンサーの試料装着部。中央の○内の一辺10センチほどの板状のプラスチックには直径29マイクロメートルの微小な穴が160万個開けられており、その一つ一つにビーズに結合した試料DNAの断片が入っている。DNAの合成反応はこの微小な穴の中で行なわれ（図１）、その結果得られる膨大な量のシグナルがCCDカメラ（黄矢印）で収集される。

図1：次世代DNAシーケンサーの塩基配列決定反応。球状のビーズ (直径20マイクロメートル) に付着させたDNA断片からDNA合成を行ない、新しく合成された塩基のシグナルを検出することで塩基配列を決める。
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研究最前線
生物が作る化合物を調べ上げる技術の開発
ゲノムバイテク研究室
研究員 櫻井 望
精密な質量から、その化合物に含まれる元素の種類私たちの生活は、生物が作り出す多様な物質に支と数を推測できるようになってきました。従来このえられています。食料をはじめ、衣料品や建築資ような解析は複雑な手作業が要求され、膨大な時間材、医薬品の原料やエネルギー資源に至るまで、身と労力が必要でしたが、私たちは独自のコンピューの周りの多くのものが生物由来です。それでは、地ター解析技術を開発し、30分程度で数千の化合物を球上の生物は一体どれだけ多様な化合物を作り出し推定することが可能になりました。ているのでしょうか？

こうして、生体内での物質生産の全体像を把握で実は、生物の物質生産能力は、未だに不明なこときるようになれば、新規の化合物の性質を調べてそが多いのです。例えば植物では、これまでに5万種の利用方法を考案したり、生体内での成分バランス類ほどの化合物が見つかっていますが、未知の物質を制御して工業原材料を効率よく生産する研究を進を含めると、植物界全体で20万種類も存在すると推めたりすることができます。このような考えからか定されています。また、よく知られた化合物でも、ずさDNA研究所では、生物試料中に含まれるなる生体内での生産の仕組みが分からないものもありまべく多くの化合物を一斉に検出するための技術開発す。タイヤなどの主原料として大量に生産されていを行っているのです。

る天然ゴムは、パラゴムノキの中のどの細胞でどのさらに、比較の対象とするすべての試料に共通しような過程を経て作られるのかなどの詳細は未だにて含まれる成分や、ある種の試料だけに特異的に含分かっていません。

まれる成分などを見つけ出すことのできるソフトもではなぜ、生物の物質生産には不明な点が多いの開発しましたので、生物種や生体組織に特有な化合でしょうか？生物の作り出すいろいろな化合物 (代物生産の全体像を知ることが可能になってきまし謝物と言います) は酵素反応によりさまざまに形をた。現在は、化合物の多様性に富む植物や微生物を変え、場合によっては水に不溶になって沈殿して蓄中心に解析を行ない、解析結果のデータベース化を積したり、互いに結合して巨大化したりして変遷し進めています。このデータベースは、生物のもつ多ていきます。またその分子の大きさの範囲も幅広様性の有効利用を促進するための「宝物の地図」とく、特定の生物に含まれるすべての化合物を知るた言えるでしょう。

めには、それらの生成に与る各種の酵素の性質を調化合物生産の全体像が分かってくることで、様々べることを含め、いろいろな工夫を凝らして解析をな分野への応用が期待されます。エコや省エネが叫重ねる必要があり、多数の未知の化合物を含むすべばれる昨今では、太陽エネルギーを直接利用できるての化合物を解析することは困難なのです。

植物を使った物質生産性の向上が急務です。医薬品

生物の作る化合物は、炭素、水素、酸素、窒素な開発では、出発材料となる化合物を未知の天然成分どの元素が結びついて出来ています。各元素は固有に求める動きも高まっています。これまで希少とさの質量 (重さ) を持っているので、化合物の質量は、れていた漢方薬成分なども、意外に身近な植物からそれを構成している元素の質量の合計になります

大量に得られるかもしれません。また、化合物の一(図１) 。化合物の質量は、「質量分析装置」という斉検出技術は、例えば食品分野では、調理や加工に質量を精密に測定する機器で測定できるため、質量よる成分変化や、摂取された成分の体内での変換やの違いから化合物を見分けることが可能です。近薬効の研究などにも応用できるでしょう。

年、質量分析装置の精度が向上したため、測定した3

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今月のキーワード (｢研究最前線｣にでてきた言葉の解説)
生物由来の化合物：生物の体内では膨大な数の遺伝子の働きで生命活動が営まれており、その結果として細胞内には大きさや性質の異なるさまざまな化合物が作られています。化合物の中にはトリカブトのアコニチンのよ
うに強い毒性をもつものもありますが、医療上や食品として有用なものも多くあることが知られています。そこ
で、ニュースレター17号などで紹介した「質量分析装置」を用いて質量を精密に測定することによって網羅的に化合物を同定し、新規の有用な化合物の探索を行っているのです。

化合物生産の全体像：生物に含まれる化合物は生体内で合成、分解、結合、開裂などのさまざまな代謝活動により変化していきます。特定の化合物が特定の生物体内でどのような経路で作られているのかが明らかになれば、医療上や食品として有用な化合物をより安価にかつ大量に作る方法が拓けます。そのようなことを目指して、生物体に含まれる化合物の変化 (代謝) の全体像が追跡されています。

漢方薬：古来多くの国々で経験的に動植物のもつ薬効が見いだされ、疾病や怪我などの治療に用いられてきました。わが国でも古くからいろいろな動植物が医療で利用されてきましたが、中でも中国からもたらされた体系的な知識は「漢方」として尊重されてきました。さまざまな漢方薬のもつ薬効成分が次第に明らかにされてきていますが、生体内では化合物は互いに助け合ったり打ち消し合ったりして作用していますので、それらの過程を詳細に明らかにすることが今後の課題です。

時事トピックス
普通の長さの足をもつイヌでは元々あるFGF4遺＊短足は遺伝子のせい？〜ただしイヌの場合伝子だけが働いているのですが、短足のイヌではダックスフントはなぜあんなに足が短いのでしょそれに加えて変異したFGF4遺伝子も働くことにようか？その答えを見つけるために英米の研究チーり、骨が伸張する前に骨化が進んでしまい、そのムは、短足犬種95匹を含む835匹の犬を対象に遺結果短足になってしまうと考えられています。

伝子の分析を行い、短足の犬では、FGF4という細調べてみるとこの変異した遺伝子は、欧州から中胞増殖因子の遺伝子の変異したものが余分に加東にいるハイイロオオカミにもあることがわかりわって働いているという共通点を見つけました。

ました。このことは、オオカミでも組み合わせにこの余分な遺伝子は、ほとんどの遺伝子にあるイよっては短足のものが誕生する可能性を示していまントロンと呼ばれるタンパク質にはならない部分すが、野生の状態では短足のものは生き残ることをもっておらず、エクソンのみからできていましはできません。しかしその遺伝子自体は淘汰された。DNAの中にイントロンがないのは、いったんることなく、子孫に伝えられてきたのです。

ｍRNAになったものがもう一度DNAへと ｢逆転写｣

わたしたちの祖先は飼いならしたオオカミの中かされてゲノムDNAの中に潜り込んだからと考えらら偶然でてきた足の短いイヌを選別し、交配を重れます。このようにゲノムDNAの中を動き回る遺ねることにより ｢人為的｣ に短足の犬を誕生させた伝子は ｢トランスポゾン｣ と呼ばれています。

財団法人〒292-0818

ことになります。

かずさDNA研究所

千葉県木更津市かずさ鎌足2-6-7

TEL : 0438-52-3956

FAX : 0438-52-3901

http://www.kazusa.or.jp/＜今月の花＞
サネカズラ-雄花 (Kadsura japonica
マツブサ科 2008年8月21日撮影)
花言葉：好機をつかむ・再会
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