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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
https://www.kazusa.or.jp/
E-mail： nl-admin@kazusa.or.jp

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～受賞など
伝えたい千葉の産業技術 100選
千葉県立現代産業科学館では、県内各地域での産業技

3月25日から27日まで、千葉県内の高校及び全術の歴史的経緯・役割がわかる資料集を作成し、科学技

国のスーパーサイエンスハイスクール（SSH）指術に関する興味・関心、地域の産業に関する理解に結び定校の生徒を対象に、2泊3日の「かずさの森の付けることを目的として『伝えたい千葉の産業技術100DNA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、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。

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

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

したキャンプでした。
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

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、コヒガンザクラ、カンヒザクラ、サトザクラ、ヤマザクラなど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

第三化成（株）(株)FRDジャパン

0118活動報告
DNAキャンプの様子
問題４

初日は午後から、田畑所

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？

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。

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。
A: 結合性C: 適合性

B: 相補性
D: 親和性

初めて使う機器類もたくさんあったけれど、優し問題５いスタッフが手取り足取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？

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！

続いて、磯部・遠藤両研究室長を囲んでの交流会。
A: 抗生物質
C: ビタミン

B: ホルモン
D: ワクチン問題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？

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。
A: 二度なし
C: 二度三度

B: 三度まで
D: 二度寝最後に、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。

1702

活動報告

DNA倶楽部実験教室
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/)

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問題１ています。この度、新しい特典として、ご自身の医療分野において、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？

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。
３月１日に行われた「DNA倶楽部実験教室」では対象者6名のところに28名もの応募があり抽選となりましたので、今後も開催する予定です！

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

B: 遺伝子手術
D: 遺伝子診断

DNA倶楽部：https://www.kazusa.or.jp/dnaclub/info/
HPお知らせ：https://www.kazusa.or.jp/news/events2018-190301/

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？

https://commons.
wikimedia.org/wiki/File:Adenosine_deaminase_1VFL.png

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

A: 1980年
C: 2000年

B: 1990年
D: 2010年

問題３
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？

A: ウラン
C: ウラシル

B: ウラニウム
D: ウラシマ16

おもしろライフサイエンス特集
ソメイヨシノのゲノム解読

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

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

ソメイヨシノとはイズ1.8万塩基対、遺伝子8個）に代表されるようバラ科サクラ属（Cerasus）の栽培品種です。に、かつては「小さくて単純なもの 」というイ当所ではこれまで、同じバラ科に属する食用イチメージがありました。その後21世紀に入り、固定ゴやノイバラ、オウトウ（サクランボ）などのゲ観念を覆す大きなウイルス（ゲノムサイズが数十ノム解読に取り組んできました。バラ科サクラ属～数百万塩基対）が次々に発見されています。の樹木は、日本ではヤマザクラなど9種が野生種と

京都大学らの研究グループは、北海道にある温して自生し、ソメイヨシノの他、コマツオトメや泉地域からアメーバを宿主とする巨大ウイルスをヤエベニヒガンなど数多くの栽培品種が知られて見つけ、「メドゥーサウイルス」と名付けました。

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メドゥーサウイルスのゲノムは38万塩基対で、交雑した子孫のひとつと考えられてきました。

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

ソメイヨシノは江戸時代末頃に染井村（現在のいう、これまで報告されている巨大ウイルスとは東京都豊島区）にあった植木屋が「吉野」の名で一線を画すものでした。このウイルスの際立った売り出した品種を、奈良の吉野山と混同しやすい特徴は、ヒストン遺伝子を全セット（5種類の遺伝とのことで明治33年に染井吉野という名前に改め子）もっていることです。ヒストンは、真核生物たものとされています。のDNAが核内で絡まないようにするためのタンパク質で、遺伝子発現の制御にも関わっています。

自家不和合性とはウイルスでのヒストンタンパク質の役割はまだソメイヨシノの実を見たことがありますか？

よく分かっていませんが、分子系統解析からはそ

ほとんどの人は花が散った後の桜などには興味がの起源が真核生物の共通祖先より古いことが分ないかと思いますが、実際のところ、ソメイヨシかっています。このことは、メドゥーサウイルス

ノに実がつくのはかなり稀です。なぜかというと、が真核生物からこれらの遺伝子を受け取ったのでソメイヨシノは自家不和合性という、自分自身のはなく、真核生物の祖先がウイルスから受け取っ花粉では実をつけないという性質をもっているかた可能性を示しています。

らです。それでもまれにオオシマザクラなどが近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。

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2019年2月6日 Journal of Virology

方法によって新しい品種がつくられています。

2019年2月8日 京都大学プレスリリース

1504

どんなゲノム こんなゲノム
亜熱帯の台湾などでは、暑さに弱いソメイヨシノは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。
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うな関係であると推測しました。コマツオトメの原木とされる樹木は、上野恩賜公園の小松宮像の近くにあります。千葉大学の中村郁郎教授は、小ヒトの突然変異率

松宮像の近くに植栽されているサクラの自家不和合性に関わる遺伝子などを解析して、コマツオトメの原木の隣にある樹木がソメイヨシノの原木であると推測しています。

ソメイヨシノのゲノム解読
今回、上野恩賜公園にあるソメイヨシノの原木と推測される樹木の葉組織を許可を得て採取し、ゲノム配列を解析しました。また、島根大学が保有する139品種のサクラを解析し類縁関係を調査したところ、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。

北大西洋北部にある人口約34万人のアイスランドは、10世紀初頭に移住した２万人ほどのノルマン人とゲール人の子孫で構成され、先祖代々の家系図なども残されています。そこに目をつけた研究者は、1990年代にdeCODE社を立ち上げ、アイスランド人のゲノムデータの収集と解析を行っています。
今回、 deCODE社は15.5万人のアイスランド人の遺伝データから親子のデータを抽出し、子のゲノム配列に新たに入った変異（DNM）について調べました。 DNMは、小児の希少疾患の原因となるゲノムの特徴ことが多いのですが、詳細な解析から、DNMは減染色体数：2n = 16

数分裂時の染色体の組換えに伴うDNA二本鎖の切ゲノムサイズ：約6億9000万塩基対断部位から1000塩基対以内に起こる割合が他の部遺伝子数：95,076個分に比べて50倍高いことが分かりました。
また、兄弟/姉妹間の解析から、DNMの数は父親が1歳年を取ると約1.39個、母親では0.38個増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がることも明らかにしました。
deCODE社は、アイスランドの定住第一世代と考えられる1100年前の25人分の頭蓋骨から得た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 Science0514

どんなゲノム こんなゲノム

エドヒガン系？

ソメイヨシノオオシマザクラ？

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
ソメイヨシノでは下図のように、CBFやEBBが休眠に関与するDAM遺伝子の発現を制御しています。

Hachimoji DNA
DNAの文字に相当する塩基は、AとT、CとGが水素結合でそれぞれ対をなす4種類からなります。
それぞれの塩基は水素結合という弱い結合でペアの相手を認識し、DNAの複製やRNAへの転写の時には水素結合が外れ、新しい塩基と相補的な水素結合を形成することにより、情報を正確にコピーしていきます。
米国の研究グループは、生命の持つ情報システ
ムの可能性を探る目的で、従来のDNAの構造にA/T/G/Cの塩基によく似た構造の4種類の塩基を追加することに成功しました。S/B/P/Zと名付け冬季の低温に十分さらされるとDAM遺伝子の発現が低下し、自発休眠から他発休眠へ移行します。
花成ホルモン（フロリゲン）を含むPEBPファミ
リータンパク質やジベレリンのシグナルに関与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の抑制作用が外れることで、開花に向かいます。
ソメイヨシノのゲノムや開花に関わる遺伝子が明らかになったことで、遺伝子の動きを調べて、より正 確に開 花時 期が 予 測でき るよう にな るでしょう。
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。大化の改新で知らられた塩基は、SはBと、PはZとペアを作ります。

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合計8種類からなるDNAは、第一著者が日本人だ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からでしょうか、日本語の「8文字」から「ハチモうですが、今回の解析によりヤマザクラとオオシマザクジDNA」と名付けられました。

ラの系統であることが明らかになりました。

このハチモジDNAは、二重らせん構造にほとんど影響を与えることもなく、DNA複製やRNAへの転写も問題なく行われることも示されました。
この成果から、なぜDNAは4文字なのかの謎が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基がDNA配列として用いられているかもしれませんね。
2019年2月22日 Science13

図：島根大学提供06どんなゲノム こんなゲノム

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前駆体と呼ばれます。mRNA前駆体には不要な塩基配列（イントロン）があり、イントロンを除き、必要な部分（エキソン）をつなぎ合わせる「スプライシング」という過程を経てmRNAとなり、リボゾームでアミノ酸配列に翻訳されます。
ヒトゲノムの中では、タンパク質をコードするエクソン領域が1.5％なのに対し、イントロン領域は25％もあります。一部のイントロンは、遺伝子の発現を制御したり、翻訳を制御する低分子RNA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。
なぜイントロンが必要なのかを明らかにするた
め、米国とカナダの研究グループは、それぞれ独自に、分子生物学でよく研究されている出芽酵母の遺伝子からイントロンを取り除いてみました。
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。
栄養が豊富な環境では、イントロンを除いた酵母は、イントロンがある酵母とほとんど差はありませんでした。しかしながら、低栄養の環境に移すとイントロンを除いた酵母では増殖が遅くなりました。その後も様々な実験を行い、イントロン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。
同様のしくみがヒトなどに当てはまるかは不明
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

ですが、不要と思われていたものに意外な役割があることに驚きました。
2019年1月16日 Nature12

研究紹介

研究紹介ネギ属
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

キクタニギクのゲノム解読

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

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

ネギやタマネギ、ニンニクなどが含まれるネギ

キク科に属する植物種は被子植物の約10％を占属はゲノムサイズが非常に大きく（タマネギで約める最も繁栄しているグループのひとつです。ま150億塩基対＝ヒトの約5倍）、一方で染色体数はた、栽培ギクは日本では切花生産の約40％を占め8対16本（ヒトは23対46本）で少ないという特徴ており、バラやカーネーションと並ぶ重要な花きがあります。1本の染色体のサイズが大きく観察し品目となっています。

やすいので、中学3年理科の「細胞分裂」では実験

キク 属の 遺伝 学的 研究 がこれ まで 進ん でいな材料としてタマネギが用いられています。しかしかった理由としては、栽培ギクが多くの野生ギクながら 、ゲ ノム サイ ズが 大きい とい うこ とは 、の交雑 の結 果、 倍数 化な ど複雑 なゲ ノム 構造に

DNA解析に膨大な労力を必要とすることを意味しなったこと、自家不和合性を持つことなどが挙げています。

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そこで、8本の染色体別に育種に有用な遺伝子座けて自生しており、10～11月に黄色い花をつけまを特定する方法が用いられています。今回の研究す。広島大学では、同一個体の花粉で種子を作るでは、近縁種シャロットの染色体を1本余分に持つことができる（自殖性）個体を発見し、ゲノム配

山口大 学で 作出 され たネ ギ系統 を用 いて 、ポリ列の構造がより同質化された系統を作りました。

フェノールの一種であるフラボノイドの量を増加

この系統を用いることで、ヒトとほぼ同じ大きささせる遺伝子を探索しました。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。

シャロットは外皮がフラボノイドにより赤茶色

これらの情報により、キク属の開花制御などのをしているのですが、シャロットの第5染色体をネ研究が進み、栽培ギクの品種改良の加速化につなギにもたせると、ネギの根元の部分が赤茶色にながると期待されています。

ります。この系統の遺伝子発現を赤茶色にならない系統と比較して、フラボノイド合成に関わる遺キクタニギクのゲノムの特徴伝子を同定しました。

染色体数：2n = 18
ゲノムサイズ：約27億2000万塩基対（解読部分）

千葉県はネギの収穫量が全国トップ（平成29年度）であることから、これらの情報を活かして優11

遺伝子数：71,057個良品種の育成に貢献できればと考えています。

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

2019年3月5日 Scientific Reports

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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