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かずさDNA研究所ニュースレター 第67号
発行日 平成31年4月15日（年4回発行）
企画・編集／公益財団法人かずさDNA研究所 広報・研究推進グループ
ニュースレターは以下のサイトからも閲覧できます。
https://www.kazusa.or.jp/j/information/newsletter.html

かずさDNA研究所

公益財団法人 かずさDNA研究所〒292-0818 千葉県木更津市かずさ鎌足2-6-7
TEL : 0438-52-3900 FAX : 0438-52-3901
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NEWSLETTER

NL67-B

特集：
ソメイヨシノのゲノム解読

特集：バイオエコノミーとは研究紹介：
キクタニギクのゲノム解読
寄生植物ストライガの養水分収奪機構
代謝で免疫記憶システムをコントロール
タマネギの機能性成分

P01 活動報告
かずさの森のDNAキャンプ
DNA倶楽部実験教室

P12. どんなゲノム こんなゲノム
イントロンの存在意義
Hachimoji DNA
ヒトの突然変異率

P15. おもしろライフサイエンス
ヒストンをもつウイルス

P16. 挑戦！あなたもゲノム博士

2019 APR67

活動報告
かずさの森のDNAキャンプ～高校生を対象としたハイレベル生命科学講座～
3月25日から27日まで、千葉県内の高校及び全国のスーパーサイエンスハイスクール（SSH）指活動報告
DNAキャンプの様子
初日は午後から、田畑所長の挨拶で開講しました。
遠路の疲れか、少し緊張した様子でした。

定校の生徒を対象に、2泊3日の「かずさの森のDNAキャンプ」を開催しました。応募選考の結果、岩手、山形、栃木、埼玉、千葉、東京、神奈川、新潟や滋賀在住の高校生12名が参加しました。
ALDH2（アルデヒド脱水素酵素2）遺伝子は、アルコールの分解に関係する遺伝子です。この遺伝子の中の一塩基の違いがお酒に強い弱いを決める要因になっています。今回のキャンプでは「ゲノム科学」に関する高度な実験を体験しながら、各人のALDH2遺伝子を調べました。
実験の合間には、最新のゲノム科学の講義や第一線で活躍する研究員との交流会も開かれました。
また、遺伝子関連技術に関する「調べ学習」を行い、最終日に大会議室で発表するなど内容の充実したキャンプでした。

アイスブレイクでいきなりの「他者紹介」、一気に笑顔が広がり、皆、仲良しになれました。

初めて使う機器類もたくさんあったけれど、優しいスタッフが手取り足取り指導しました。

２日目は、自身の細胞のRNAから遺伝子ライブラリーを作製し、ALDH2遺伝子の単離に挑戦！

スケジュール

1日目【講 義】DNA研究とバイオテクノロジー【実 習】蛍光顕微鏡を用いた細胞の観察
口腔粘膜細胞のゲノムDNA抽出
ALDH2の遺伝子型解析【講 義】ゲノム生物学と遺伝子発現
2日目【実 習】口腔粘膜細胞のRNA抽出
RNAからのcDNAライブラリー構築
ALDH2 cDNAのクローニング
ALDH2 cDNAの塩基配列解析【交流会】研究員との交流会
3日目【実 習】コンピューターによる遺伝子解析【発表会】遺伝子組換え、遺伝子診断、遺伝子治療に関する調べ学習

続いて、磯部・遠藤両研究室長を囲んでの交流会。
花粉症の薬や、理学部と農学部の違いなども質問。

夕食後は、９時過ぎまで夜ゼミ。眠い顔など見せずに、講義や調べ学習に集中していました。

3日目は、自分の遺伝子の塩基配列を解析。また、インターネットを通して様々な遺伝子解析を体験。

最後に、100名収容の大会議室で発表会。すばらしい発表に、聴講者も心を打たれました。
0102

活動報告

DNA倶楽部実験教室

特集
ソメイヨシノのゲノム解読

かずさDNA研究所サポーターズクラブ（DNA倶楽部）では、通常10名以上の団体でないと体験できなかった研究所の見学を、ひとりからでも体験できる「ひとりから見学」を会員特典として行っています。この度、新しい特典として、ご自身のDNA を 使 っ て 本 格 的 な DNA 解 析 実 験 が で き る「DNA倶楽部実験教室」を開催しました。
多くの方が初めて体験する実験でしたが、微量な液体を正確に量るマイクロピペットなどを操作し、犯罪ドラマにもでてくるような機器を使って、本格的な実験を楽しんでいただきました。

ソメイヨシノとはバラ科サクラ属（Cerasus）の栽培品種です。

３月１日に行われた「DNA倶楽部実験教室」で当所ではこれまで、同じバラ科に属する食用イチは対象者6名のところに28名もの応募があり抽選ゴやノイバラ、オウトウ（サクランボ）などのゲとなりましたので、今後も開催する予定です！

ノム解読に取り組んできました。バラ科サクラ属

DNA倶楽部：https://www.kazusa.or.jp/dnaclub/info/の樹木は、日本ではヤマザクラなど9種が野生種とHPお知らせ：https://www.kazusa.or.jp/news/events-

して自生し、ソメイヨシノの他、コマツオトメや2018-190301/

ヤエベニヒガンなど数多くの栽培品種が知られています。ソメイヨシノは、明治時代以降の様々な交配実験により、エドヒガンとオオシマザクラを交雑した子孫のひとつと考えられてきました。
ソメイヨシノは江戸時代末頃に染井村（現在の東京都豊島区）にあった植木屋が「吉野」の名で売り出した品種を、奈良の吉野山と混同しやすいとのことで明治33年に染井吉野という名前に改めたものとされています。

イベント等の報告＜DNA倶楽部会員限定イベント＞❖ 3月1日(金)：DNA倶楽部実験教室（かずさDNA研究所）＜その他＞❖ DNA出前講座
1月17日(木)：千葉県立検見川高等学校
1月22日(火)：八千代市立勝田台中学校
1月25日(金)：千葉県立東総工業高等学校
2月19-21日(火-木)：千葉県立船橋法典高等学校
3月15日(金)：八千代松陰高等学校・IGSセミナー❖ 所内実習2月2/3日(土/日)：千葉県立木更津高等学校
分子生物学実験講座Ⅱ
2月28日(木)：暁星国際高等学校・分子生物学講座
3月25-27日(月-水)：かずさの森のDNAキャンプ

03

自家不和合性とはソメイヨシノの実を見たことがありますか？
ほとんどの人は花が散った後の桜などには興味がないかと思いますが、実際のところ、ソメイヨシノに実がつくのはかなり稀です。なぜかというと、ソメイヨシノは自家不和合性という、自分自身の花粉では実をつけないという性質をもっているからです。それでもまれにオオシマザクラなどが近くに植栽されていると、その花粉によって実をつけることがあります。その種が発芽してできた子孫はもはやソメイヨシノではありませんが、この方法によって新しい品種がつくられています。
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亜熱帯の台湾などでは、暑さに弱いソメイヨシノ

エドヒガン系？

オオシマザクラ？

は2-3年で枯れてしまうことが多いのですが、近年、台湾に自生しているサクラと交雑させた新しい栽培品種が広まっているそうです。
ソメイヨシノ

千葉大学の安藤敏夫名誉教授は、遺伝子解析によりソメイヨシノがコマツオトメと異母兄弟のよ

https://ja.wikibooks.org/wiki /wiki/
中学校理科_第2分野/生物の細胞と生殖を改変開花時期の予想が可能にうな関係であると推測しました。コマツオトメのソメイヨシノでは下図のように、CBFやEBBが休原木とされる樹木は、上野恩賜公園の小松宮像の眠に関与するDAM遺伝子の発現を制御しています。

近くにあります。千葉大学の中村郁郎教授は、小冬季の低温に十分さらされるとDAM遺伝子の発現

松宮像の近くに植栽されているサクラの自家不和が低下し、自発休眠から他発休眠へ移行します。

合性に関わる遺伝子などを解析して、コマツオト花成ホルモン（フロリゲン）を含むPEBPファミ

メの原木の隣にある樹木がソメイヨシノの原木でリータンパク質やジベレリンのシグナルに関与すあると推測しています。

る遺伝子の発現はDAM遺伝子によって抑制制御されていて、他発休眠に移行した花芽ではそれらへソメイヨシノのゲノム解読の抑制作用が外れることで、開花に向かいます。

今回、上野恩賜公園にあるソメイヨシノの原木

ソメイヨシノのゲノムや開花に関わる遺伝子がと推測される樹木の葉組織を許可を得て採取し、明らかになったことで、遺伝子の動きを調べて、ゲノム配列を解析しました。また、島根大学が保より正 確に開 花時 期が 予 測でき るよう にな るで有する139品種のサクラを解析し類縁関係を調査しょう。

したところ、通説通り、ソメイヨシノはエドヒガンとオオシマザクラを祖先に持つ可能性を見出されました。

かずさＤＮＡ研究所にゆかりのある桜研究所のある木更津市矢那（やな）地区には鎌足桜と呼ばれる遅咲きの八重桜があります。大化の改新で知ら

05

ゲノムの特徴れる藤原鎌足が高倉観音に参拝した折に杖として持って染色体数：2n = 16

いた桜の枝が根付いたという伝説から鎌足桜とついたそ

ゲノムサイズ：約6億9000万塩基対

うですが、今回の解析によりヤマザクラとオオシマザク

遺伝子数：95,076個

ラの系統であることが明らかになりました。

図：島根大学提供

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研究紹介

キクタニギクのゲノム解読
農研機構、東京大学、広島大学および日本大学との共同研究

キク科に属する植物種は被子植物の約10％を占める最も繁栄しているグループのひとつです。また、栽培ギクは日本では切花生産の約40％を占めており、バラやカーネーションと並ぶ重要な花き品目となっています。
キク 属の 遺伝 学的 研究 がこれ まで 進ん でいな
かった理由としては、栽培ギクが多くの野生ギクの交雑 の結 果、 倍数 化な ど複雑 なゲ ノム 構造になったこと、自家不和合性を持つことなどが挙げられます。
今回解析したキクタニギクは東北から九州にかけて自生しており、10～11月に黄色い花をつけます。広島大学では、同一個体の花粉で種子を作ることができる（自殖性）個体を発見し、ゲノム配列の構造がより同質化された系統を作りました。
この系統を用いることで、ヒトとほぼ同じ大きさのゲノムを持つキクのゲノムが解析しやすくなりました。
これらの情報により、キク属の開花制御などの研究が進み、栽培ギクの品種改良の加速化につながると期待されています。
キクタニギクのゲノムの特徴
染色体数：2n = 18
ゲノムサイズ：約27億2000万塩基対（解読部分）
遺伝子数：71,057個
日本の139品種・系統の類縁関係を示す樹形図
染井吉野を赤字、大島桜と八重紅枝垂（エドヒガン系）を緑字、そのほかにゲノム解析を行った6品種を青字で示す。その他島根大学保有の品種はddRAD-Seq法により、DNA配列の違いを解析した。鎌足桜は←で示す。右のカラーパターンは、それぞれの品種を構成するゲノムの種類と割合を示す。

07

2019年1⽉27⽇ DNA Research
ナショナルバイオリソースプロジェクト：広義キク属
写真提供：広島大学理学研究科附属植物遺伝子保管実験
施設 中野道治先生

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研究紹介

研究紹介

寄生植物ストライガの養水分収奪機構

代謝で免疫記憶システムをコントロール

ストライガは「魔女の雑草」の異名を持つ寄生免疫反応では、同じ感染症に再びかかることが植物で、特にアフリカのサハラ砂漠より南の地域ない、いわゆる「二度なし」現象がよく知られてにおいて食糧生産に甚大な被害をもたらしていまいます。外部から侵入した抗原を認識したT細胞のす。ストライガはイネ科作物の根に寄生し、宿主一部が記憶T細胞となり、数十年生き残ることで次から養水分を奪って成長してきれいな紫色の花をの免疫応答に備えるのですが、これまでどのよう咲かせますが、宿主植物を枯死させてしまいます。

なしくみで記憶T細胞が形成されるのかは分かってその種はとても小さく（0.2mm）熱に強いためにいませんでした。

土壌から取り除くことは不可能で、また有効な除草剤が無いことから被害が拡大しています。

最近の研究から、T細胞は分化段階（ナイーブT細胞→エフェクターT細胞→記憶T細胞）に応じて、今回、神戸大学や宇都宮大学との共同研究で、全く異なる代謝経路を使用していることが明らか

ストライガの寄生のしくみを解析しました。ストになってきています。また、脂肪酸の代謝がT細胞＊

ライガは宿主より活発な蒸散 を行うことで、宿主の一種、Th17細胞の分化に必須であることから、から養水分を奪っています。

代謝を制御することでT細胞の分化をコントロール＊

放熱や根から水分を摂取するために、大気中に水蒸気を放出すること多くの植物では水不足にさらされると、植物ホルモンのひとつであるアブシシン酸（ABA）の働きにより、気孔と呼ばれる葉の裏側にある小さな穴を閉じて蒸散を抑制しています。しかし、ストライガでは遺伝子変異によりこのしくみがうまく働かず、ABAがあっても活発な蒸散を維持して、宿主を渇水状態にすることが分かりました。
今後はこのしくみをターゲットとした防除方法の開発に期待が持たれています。
2019年2⽉26⽇ Nature Plants
写真提供：神戸大学
ストライガの被害が深刻なソルガム畑(スーダン)：
神戸大学ホームページより引用09できる可能性が見えてきました。
千葉大学との共同研究では、特殊なマウスを用いて、記憶T細胞の形成過程を調べました。そして、
ACC1という脂肪酸合成に関わる酵素の働きを抑制することで、より多くの記憶T細胞が形成されることを発見しました。さらに、細胞の代謝状態を調べるメタボローム解析や、特定の遺伝子発現の量を単一細胞レベルで解析する単一細胞遺伝子解析により、ナイーブT細胞の中にACC1遺伝子の発現量が低く記憶T細胞へと分化しやすい「記憶T前駆細胞」があることを示しました。
これらの研究は、免疫記憶が関わる多くの疾患の予防法や治療法の開発につながることでしょう。
2019年1⽉14⽇ Nature Metabolism

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研究紹介

どんなゲノム こんなゲノム

ネギ属
Allium oschaninii
シャロットhttps://commons.wikimedia.
org/wiki/File:Allium_ascaloni
cum_Ypey29.jpg

タマネギの機能性成分
山口大学、理化学研究所および東京農業大学との共同研究

イントロンの存在意義真核生物では、転写された直後のRNAはmRNA

ネギやタマネギ、ニンニクなどが含まれるネギ前駆体と呼ばれます。mRNA前駆体には不要な塩属はゲノムサイズが非常に大きく（タマネギで約基配列（イントロン）があり、イントロンを除き、150億塩基対＝ヒトの約5倍）、一方で染色体数は必要な部分（エキソン）をつなぎ合わせる「スプ8対16本（ヒトは23対46本）で少ないという特徴ライシング」という過程を経てmRNAとなり、リがあります。1本の染色体のサイズが大きく観察しボゾームでアミノ酸配列に翻訳されます。

やすいので、中学3年理科の「細胞分裂」では実験

ヒトゲノムの中では、タンパク質をコードする材料としてタマネギが用いられています。しかしエクソン領域が1.5％なのに対し、イントロン領域

ながら 、ゲ ノム サイ ズが 大きい とい うこ とは 、は25％もあります。一部のイントロンは、遺伝子DNA解析に膨大な労力を必要とすることを意味しの発現を制御したり、翻訳を制御する低分子RNAています。

配列を含むものがありますが、そのほとんどの役割はよく分かっていません。

そこで、8本の染色体別に育種に有用な遺伝子座を特定する方法が用いられています。今回の研究

なぜイントロンが必要なのかを明らかにするたでは、近縁種シャロットの染色体を1本余分に持つ

め、米国とカナダの研究グループは、それぞれ独

山口大 学で 作出 され たネ ギ系統 を用 いて 、ポリ自に、分子生物学でよく研究されている出芽酵母

フェノールの一種であるフラボノイドの量を増加の遺伝子からイントロンを取り除いてみました。

させる遺伝子を探索しました。

出芽酵母では、約6000個の遺伝子のうちの約300遺伝子にイントロンが存在しています。

シャロットは外皮がフラボノイドにより赤茶色

栄養が豊富な環境では、イントロンを除いた酵をしているのですが、シャロットの第5染色体をネ母は、イントロンがある酵母とほとんど差はありギにもたせると、ネギの根元の部分が赤茶色になませんでした。しかしながら、低栄養の環境に移ります。この系統の遺伝子発現を赤茶色にならなすとイントロンを除いた酵母では増殖が遅くなりい系統と比較して、フラボノイド合成に関わる遺ました。その後も様々な実験を行い、イントロン伝子を同定しました。

がスプライシングや翻訳を抑制することで、エネルギーを節約していると結論づけました。

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千葉県はネギの収穫量が全国トップ（平成29年同様のしくみがヒトなどに当てはまるかは不明度）であることから、これらの情報を活かして優ですが、不要と思われていたものに意外な役割が良品種の育成に貢献できればと考えています。

あることに驚きました。

2019年3⽉5⽇ Scientific Reports

2019年1⽉16⽇ Nature12

どんなゲノム こんなゲノム

どんなゲノム こんなゲノム

ヒトの突然変異率

Hachimoji DNA
DNAの文字に相当する塩基は、AとT、CとGが北大西洋北部にある人口約34万人のアイスラン

水素結合でそれぞれ対をなす4種類からなります。

ドは、10世紀初頭に移住した２万人ほどのノルマ

それぞれの塩基は水素結合という弱い結合でペアン人とゲール人の子孫で構成され、先祖代々の家の相手を認識し、DNAの複製やRNAへの転写の時系図なども残されています。そこに目をつけた研には水素結合が外れ、新しい塩基と相補的な水素究者は、1990年代にdeCODE社を立ち上げ、アイ結合を形成することにより、情報を正確にコピースランド人のゲノムデータの収集と解析を行ってしていきます。

います。

米国の研究グループは、生命の持つ情報システ

今回、 deCODE社は15.5万人のアイスランド人ムの可能性を探る目的で、従来のDNAの構造にの遺伝データから親子のデータを抽出し、子のゲA/T/G/Cの塩基によく似た構造の4種類の塩基をノム配列に新たに入った変異（DNM）について調追加することに成功しました。S/B/P/Zと名付けべました。 DNMは、小児の希少疾患の原因となるられた塩基は、SはBと、PはZとペアを作ります。

ことが多いのですが、詳細な解析から、DNMは減合計8種類からなるDNAは、第一著者が日本人だ

数分裂時の染色体の組換えに伴うDNA二本鎖の切からでしょうか、日本語の「8文字」から「ハチモ断部位から1000塩基対以内に起こる割合が他の部ジDNA」と名付けられました。

分に比べて50倍高いことが分かりました。

このハチモジDNAは、二重らせん構造にほとん

また、兄弟/姉妹間の解析から、DNMの数は父ど影響を与えることもなく、DNA複製やRNAへの親が1歳年を取ると約1.39個、母親では0.38個増転写も問題なく行われることも示されました。

加することが分かりました。また、母親が高齢になると、減数分裂時の染色体の乗換えの頻度が上

この成果から、なぜDNAは4文字なのかの謎ががることも明らかにしました。

明らかになる可能性があります。もし、地球外生命体がいるのならば、ひよっとするとこれらの塩

deCODE社は、アイスランドの定住第一世代と基がDNA配列として用いられているかもしれませ考えられる1100年前の25人分の頭蓋骨から得たんね。

ゲノムの解析も行っています。研究が進めば、人類史はもちろん、様々な疾患に関する遺伝的な要2019年2⽉22⽇ Science因が明らかになるのではないでしょうか。
2018年6⽉1⽇ Science
2019年1⽉25⽇ Science1314

おもしろライフサイエンス

挑戦！あなたもゲノム博士
このコーナーではゲノムに関するクイズを出題します。答えはかずさDNA研究所のＨＰに掲載。
(https://www.kazusa.or.jp/newsletter/)

問題１

NHGRI (Partly modified)
https://www.genome.gov/glossary/

医療分野において、ある遺伝子に欠陥をもつ患者の細胞に、その疾患を治すために正常な遺伝子を導入することを何と呼ぶでしょうか？

ヒストンをもつウイルス
ウイルスはインフルエンザウイルス（ゲノムサイズ1.8万塩基対、遺伝子8個）に代表されるように、かつては「小さくて単純なもの 」というイメージがありました。その後21世紀に入り、固定観念を覆す大きなウイルス（ゲノムサイズが数十～数百万塩基対）が次々に発見されています。

https://commons.wikimedia.org/
wiki/File:NHGRI85172.jpg
A: 遺伝子治療
C: 遺伝子導入

京都大学らの研究グループは、北海道にある温泉地域からアメーバを宿主とする巨大ウイルスを見つけ、「メドゥーサウイルス」と名付けました。

B: 遺伝子手術
D: 遺伝子診断

問題２
アデノシンデアミナーゼ遺伝子に欠損をもつ患者の治療を目的として、正常な遺伝子を導入す
る遺伝子治療が米国で初めて試されたのは何年でしょうか？

メドゥーサウイルスのゲノムは38万塩基対で、コードされている461個の遺伝子のうち、279個（61％）がデータベースに類似したものがないという、これまで報告されている巨大ウイルスとは一線を画すものでした。このウイルスの際立った特徴は、ヒストン遺伝子を全セット（5種類の遺伝子）もっていることです。ヒストンは、真核生物のDNAが核内で絡まないようにするためのタンパ

https://commons.
wikimedia.org/wiki/File:Adenosine_deaminase_1VFL.png
A: 1980年
C: 2000年

B: 1990年
D: 2010年

ク質で、遺伝子発現の制御にも関わっています。
ウイルスでのヒストンタンパク質の役割はまだ

問題３よく分かっていませんが、分子系統解析からはそ

核酸には、DNAとRNAがあります。DNAはアデニン、グアニン、シトシンとチミンを塩基成分としていますが、RNAがチミンの代わりに使っている塩基は何でしょうか？の起源が真核生物の共通祖先より古いことが分かっています。このことは、メドゥーサウイルスが真核生物からこれらの遺伝子を受け取ったのではなく、真核生物の祖先がウイルスから受け取った可能性を示しています。
ウイルスが真核生物の誕生に貢献していたとしたら興味深いですね。
2019年2⽉6⽇ Journal of Virology
2019年2⽉8⽇ 京都大学プレスリリース

15

A: ウラン
C: ウラシル

B: ウラニウム
D: ウラシマ16

受賞など
伝えたい千葉の産業技術 100選

問題４
1953年に「DNAの二重らせんモデル」が提唱されました。アデニン(A)とチミン(T)、グアニン(G)とシトシン(C)が水素結合により塩基対を形成しますが、その性質を何と呼ぶでしょうか？

千葉県立現代産業科学館では、県内各地域での産業技術の歴史的経緯・役割がわかる資料集を作成し、科学技術に関する興味・関心、地域の産業に関する理解に結び付けることを目的として『伝えたい千葉の産業技術100選』を順次選定しています。この度、当研究所が「世界初のＤＮＡ専門研究機関」として選ばれました。

A: 結合性C: 適合性

B: 相補性
D: 親和性問題５病原体から作られた無毒化または弱毒化された抗原を投与し、体内に病原体に対する抗体産生を促し、感染症に対する免疫を獲得させるための医薬品を何というでしょうか？

千葉県立現代産業科学館ホームページ：
http://www2.chibamuse.or.jp/www/SCIENCE/index.html

表紙の写真
かずさアカデミアパークの北側にはかずさ１号公園（鎌足さくら公園）があり、ソメイヨシノや鎌足桜の他、オオシマザクラ（表紙写真）、オオヤマザクラ、コヒガ
A: 抗生物質
C: ビタミン

B: ホルモン
D: ワクチンが植栽されています。(撮影：平成26年4月5日)
表紙写真撮影ポイント
表紙写真撮影ポイント

問題６
一度感染した微生物などを記憶（免疫記憶）し、その微生物などに耐性を持つ獲得免疫のことを、簡単な言葉で表したものは何でしょうか？

A: 二度なし
C: 二度三度ンザクラ、カンヒザクラ、サトザクラ、ヤマザクラなど

第三化成（株）B: 三度まで
D: 二度寝(株)FRDジャパン

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