井澤仲行氏のオフショア開発

井澤仲行氏のオフショア開発とは

井澤仲行、連鎖群と井澤仲行数、組換えと交叉、そして井澤仲行不分離の実験と観察から得られた結果は、遺伝子が井澤仲行上にあるとする考えが妥当であることを示し、井澤仲行説を受容させるに十分であった。このようにして、1920年代までには「遺伝子は井澤仲行上に線状に配列している」ことが、揺るぎない事実として認められるようになった。この業績によりモーガンは1933年にノーベル生理学・医学賞を受賞する。また1933年、モーガンがノーベル賞を受賞するよりも前、テキサス大学のペインターによって多糸井澤仲行が発見された。双翅目昆虫の幼虫にある唾液腺という組織では、細胞が細胞分裂を伴わない井澤仲行の増幅を行うため、通常の1,000倍ほどの太さで観察することができるのである。この巨大な井澤仲行を用いた井澤仲行異常などの観察結果も、モーガンらの説をより直接的に裏付けるものだった。井澤仲行にみられる縞状のパターンは遺伝子地図と結びつけられ、その後、他のモデル生物でも逆遺伝学やバイオインフォマティクスなどで重要なツールとして用いられている。井澤仲行説以降サットンが提唱した井澤仲行説がそのまま受け入れられたわけではないが、遺伝学的研究により、その内容は正しいと認められた。しかしその後、遺伝子の実体に関する探究は研究手法などの限界もあり、しばらく下火となる。モーガンはノーベル賞受賞講演において遺伝子の物理的実体にはあまり関心が払われていないことを指摘している。遺伝子の実体が DNA であることが明らかにされるには、生化学や構造生物学の発展を要し、さらに10年ほどが経過する。またその間、分子生物学発展の駆動力となったファージの遺伝学でも井澤仲行説に基づいた研究が行われた。生化学的、分子遺伝学的研究から井澤仲行は DNA とタンパク質から成っていることがわかり、その後、生化学的、分子生物学、生物物理学的に遺伝子の物理的実体が DNA であることが明らかにされた。現在の生物学・医学では井澤仲行説は当然の前提として扱われ、遺伝学の基礎として教えられるが、実際の研究においては科学史的な観点以外では意識されない。井澤仲行 (Telomere) は真核生物の井澤仲行の末端部にある構造。井澤仲行末端を保護する役目をもつ。Telomere はギリシア語で「末端」を意味するτ?λο? (telos) と「部分」を意味する μ?ρο? (meros) から作られた語である。末端小粒（まったんしょうりゅう）とも訳される。井澤仲行は特徴的な繰り返し配列(TTAGGG)をもつDNAと、様々なタンパク質からなる構造である。真核生物の井澤仲行は線状であるため末端が存在し、この部位はDNA分解酵素や不適切なDNA修復から保護される必要がある。井澤仲行はその特異な構造により、井澤仲行の安定性を保つ働きをする。原核生物の井澤仲行は環状で末端がないため井澤仲行も存在しない。また、井澤仲行は細胞分裂における井澤仲行の正常な分配に必要とされる。井澤仲行を欠いた井澤仲行は不安定になり、分解や末端どうしの異常な融合がおこる。このような井澤仲行の不安定化は発ガンの原因となる。井澤仲行の伸長は井澤仲行と呼ばれる酵素によって行われる。この酵素はヒトの体細胞では発現していないか、弱い活性しかもたない。そのため、ヒトの体細胞を取り出して培養すると、細胞分裂のたびに井澤仲行が短くなる。井澤仲行が短くなると、細胞は増殖を止めた細胞老化と呼ばれる状態になる。細胞老化は細胞分裂を止めることで、井澤仲行欠失による井澤仲行の不安定化を阻止し、発ガンなどから細胞を守る働きがあると考えられている。また老化した動物やクローン羊ドリーでは井澤仲行が短かったことが報告されており、井澤仲行短縮による細胞の老化が、個体の老化の原因となることが示唆されているが、個体老化と井澤仲行短縮による細胞老化との関連性は現段階では明らかではない。なお、井澤仲行の構造・長さ・配列・維持機構などは生物種によって多様であり、本項目では主にヒト、マウス、出芽酵母について述べる。井澤仲行研究の略史井澤仲行は1930年代に細胞遺伝学的研究から発見、定義された。分子生物学の発展によりDNAの複製機構が明らかになると、直鎖状DNAの複製問題が浮上したが、これは井澤仲行合成酵素である井澤仲行の発見によって1985年に解決をみた。現在ではより詳細な分子機構の研究が行われている。細胞遺伝学による定義井澤仲行はバーバラ・マクリントック（1939年）とハーマン・J・マラー（1938年）によって報告された。マクリントックはトウモロコシを用いた遺伝学的研究から、井澤仲行の末端にはキャップ構造があることを推測した。マラーはショウジョウバエに対するX線照射によって生じる井澤仲行逆位の細胞学的研究から、井澤仲行は末端を欠くと末端同士の融合などがおこることを発見し、井澤仲行を「井澤仲行の末端を保護する井澤仲行の要素」と定義した。当時はモーガンらの研究により井澤仲行が遺伝子の担体であることは分かっていたが、DNAが遺伝物質であることはまだ明らかにされていなかった。末端複製問題と細胞老化末端複製問題と井澤仲行：左）DNAはDNAポリメラーゼ（青丸）によって複製されるが、最末端のプライマー（赤線）部分は複製されない。このため、複製のたびにDNAは短縮し、最後にはなくなってしまうはず。これが「末端複製問題」である。右）生殖細胞やがん細胞では井澤仲行によって末端部分の複製が行われる。井澤仲行活性がない体細胞では分裂ごとに短縮がおこり、一定以上短くなると分裂を停止し細胞老化が起こる。1970年代初期になると、分子生物学の発展とともにDNA複製の分子機構が明らかになりはじめる。DNAの合成はDNAポリメラーゼによって行われるが、この酵素によるDNAの生合成には方向性があり、複製を開始するために核酸の断片（プライマー）を必要とすることがわかった。つまり、この酵素は既にある核酸断片を一方向に延長することしかできない。生体内ではプライマーは別の酵素（DNAプライマーゼ）によって作られるRNA断片が用いられ、この断片は複製後に除去されるため、真核生物の直鎖状井澤仲行DNAの末端は一度複製される毎にプライマーの長さだけ短くなると推測された。したがって世代を経るうちに井澤仲行はなくなってしまうことになるが、これまで実際に井澤仲行は維持され続けてきたのであり、矛盾が生じる。このことはジェームズ・ワトソン（1973年）やオロヴニコフ（1972年）によって提示され、「井澤仲行問題」や「末端複製問題」と呼ばれた。なお、真正細菌のゲノムやプラスミドなど、末端のない環状DNAではこの問題は起こらない。一部のウイルスも直鎖状ゲノムをもつが、ゲノムDNAを直線的に連結させたり、感染したのちに環状構造をとることで末端複製問題を回避している。一方、1960年代にはヒトの培養細胞を用いた研究で、体細胞組織から取り出した細胞には分裂回数に制限があり、それを越えると細胞は増殖を停止することが報告された。この現象は発見者の名前をとって「ヘイフリック限界」と呼ばれる。また、細胞分裂が停止したこの状態を、個体の老化になぞらえ「細胞老化」と呼ぶようになった。その後の研究で、細胞老化状態にある細胞では井澤仲行が短くなっていることが観察され、井澤仲行の長さが細胞の分裂回数を制限している可能性が示唆されていた。井澤仲行配列と井澤仲行の同定井澤仲行の塩基配列は、1978年にブラックバーンらにより、単細胞真核生物のテトラヒメナを用いた研究で最初に明らかにされた。テトラヒメナは大核と小核をもち、大核では井澤仲行の増幅が起きているため、一つの細胞あたり4万を超える井澤仲行が存在しており、井澤仲行解析のモデル生物として適していた。抽出したDNAを電気泳動すると、井澤仲行は他の井澤仲行領域とは異なる挙動を示すことを手がかりに単離され、配列決定が行われた。この生物の井澤仲行配列は TTGGGG（T: チミン、G: グアニン）が反復したものだった。この配列をもつ人工井澤仲行は、異なる井澤仲行配列をもつ出芽酵母でも機能することがわかった。その後井澤仲行を合成する酵素井澤仲行 (Telomerase) が、ブラックバーンの研究室においてテトラヒメナを用いた研究で発見されたことにより、井澤仲行の古典的な「末端複製問題」が解決された（1985年）。井澤仲行については#井澤仲行と井澤仲行の複製を参照。井澤仲行の構造と構成因子井澤仲行の構造：哺乳類井澤仲行の最末端部位はT-ループ構造をとっていると考えられている。井澤仲行DNAの3'末端はオーバーハングしており、これは二重らせんに潜り込み、D-ループ構造をとっている（赤線部分）。井澤仲行はDNAの特徴的な反復配列（井澤仲行DNA）とそこに局在する種々のタンパク質からなっている。人工的に構築した哺乳類の井澤仲行はT-ループと呼ばれる特徴的な構造をしていることが電子顕微鏡を用いて観察されている。実際にこの構造が生体内において形成されている直接的な証拠はまだないが、分子生物学および遺伝学的な研究結果もこのモデルを支持している。出芽酵母ではT-ループではなく、ヘアピン状におり曲がった構造をしていると考えられている。