最初期遺伝子
ヒトサイトメガロウイルス(HCMV)は広くみられるベータヘルペスウイルスの1種であり、宿主が健康な状態では潜伏状態に維持されるが、免疫不全状態となった場合には深刻な影響をもたらす。ウイルスは潜伏期を出入りする生活環を持ち、その生活環は前初期(immediate-early、IE)、初期(early)、後期(late)と呼ばれる異なる領域の遺伝子の発現によって特徴づけられる。ガンシクロビルなど従来型の抗ウイルス薬による治療はヌクレオシドアナログを用いてウイルスの複製サイクルの初期段階を標的とするが、こうしたアプローチはウイルスに抵抗性が生じやすいという欠点がある。IE1とIE2はHCMVの病原性の調節やウイルスの潜伏期の維持に重要であると考えられており、IE1やIE2に由来するウイルスタンパク質は、その後の初期、後期遺伝子の発現を制御することでウイルスの潜伏を調節する。そのため、アンチセンスオリゴヌクレオチドやRNAi、遺伝子標的リボザイムによるIE遺伝子の発現のサイレンシングの治療応用の研究が行われている。また、CRISPR技術の出現によって、IEの転写を担うHCMV遺伝子をノックアウトする正確なDNA編集が可能となった。潜伏期にはウイルスmRNAは存在しないか低濃度でしか存在しないため、DNAの標的化は潜伏感染に対してより効果が高いと考えられる。IEの発現に関与するエピジェネティック因子やシグナル伝達タンパク質を標的とした低分子阻害剤の探索も行われている。
ZNF268(英語版)やARCなど一部のIEGは、学習、記憶や長期増強への関与が示唆されている。
感覚刺激や行動課題、薬剤誘発発作などさまざまな神経刺激によってIEGの発現が誘導されることが示されている。そのためIEGは、精神疾患の発症に寄与することの多い恐怖記憶など、特定の記憶の形成と関係した神経細胞集団を理解するためのマーカーとして利用される。一例として、海馬でArcを発現している神経細胞は、刺激に応答して樹状突起スパインの形状の変化や自然発火率の変化などの表現型や行動の変化が生じる。この関係は、ある刺激に応答した特定のIEGの発現が、活性化された神経細胞集団の取り込みを介し、関連する神経回路の拡大を引き起こしていることを示唆している。また、Arcノックアウトマウスは長期記憶の形成に悪影響が生じる。
学習時の記憶固定は、脳の神経細胞での特定のセットのIEGの迅速な発現に依存している。一般的に、遺伝子発現は遺伝子のプロモーター領域の5-メチルシトシンの存在によってエピジェネティックに抑制されていることが多い。記憶固定と関係したIEGの場合、5-メチルシトシンの脱メチル化によるシトシンの形成によって、迅速な遺伝子発現が誘導される。脱メチル化はGADD45G(英語版)が関与するDNA修復過程によって生じているようである。