【連載：遺伝子とがん】がん治療の今を考えるときに欠かせない問題、遺伝子とは何か？
【연재 : 유전자와 암】 암 치료의 현재를 생각할 때 불가결한 것, 유전자란 무엇인가?
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「がんを引き起こす遺伝子」「遺伝子に変異が起こると細胞はがん化する」 がんの話になると、遺伝子という言葉を聞くことが当たり前になってきています。 でも、なぜがんを考えるときに、遺伝子を考えないといけないのでしょうか。 これから新たに、遺伝子とがんとの関係を連載でお伝えしていきたいと思います。 第1回では、まず「遺伝子とは何か」の基本から、歴史もひもときつつ確認していきます。
「암을 일으키는 유전자」, 「유전자에 변이가 생기면 세포는 암으로 변한다.」
암에 관한 이야기가 나오면 유전자라는 단어를 듣는 것을 당연한 것으로 여겨왔다.
그렇지만 암을 생각할 때에 왜 유전자를 떠올리지 않으면 안 되는 것일까?
1회에서는 우선 「유전자란 무엇인가?」의 기본부터, 역사도 풀어가며 확인해 보자.
長らく解けなかった謎
오랫동안 풀리지 않았던 수수께끼
「遺伝子の正体は何か」。 今では当たり前のことになっていますが、歴史を振り返ると長らく謎でした。 もともと親から子に遺伝が起こっていることは考えられてきたのですが、どのような仕組みがその背景にあるのかは、分かっていなかったのです。 植物の実験から「遺伝子」というものがあるらしいと分かり始めたのが1800年代後半のことです。 種の形や色、植物の高さといった特徴が、親子でどのように受け継がれるか調べたところ、明らかに親の特徴が一定の法則で受け継がれていくと確認できたのでした。 例えば、ある特徴は子供の4分の1だけに現れるといった現象が確認できたからです。 ですが、遺伝の正体が何であるのかについては、半世紀ほど後の1940年代まで分からなかったのです。
「유전자의 정체는 무엇인가?」
지금에는 당연시 되어 있지만, 역사를 거슬러 가보면 오랫동안 수수께끼였다. 원래 부모로부터 자식에게 유전이 된다고 생각해 왔지만, 어떤 구조가 그 배경에 있는지는 알지 못했다.
식물의 실험으로부터 「유전자」라는 것이 있는 것 같다고 알기 시작한 것이 1800년대 후반의 일이다.
종種의 모양이나 색상, 식물의 높이라는 특징이, 부모자식 간에 어떻게 이어 받아지는지 조사해 보니 명백히 부모의 특징이 일정한 규칙으로 이어져 가는 것이 확인되었다.
예를 들면, 어떤 특징은 자식들의 1/4에게만 나타난다는 현상이 확인되었기 때문이다.
그렇지만 유전의 정체가 무엇인지는 반세기 정도 후인 1940년대까지 알지 못했다.
誰もが驚いた「正体はDNA」
모두가 놀란 「정체는 DNA」
身体を作っている細胞の中には、たんぱく質がたくさん存在しています。 細胞の成分のほとんどがたんぱく質なのです。 酵素などのたんぱく質は、身体のさまざまな働きを担っていると分かってきていました。 ですから、遺伝もたんぱく質が担う可能性が考えられていました。 DNAだとは誰も思っていなかったのです。 DNAはすでに見つかっていましたが、たんぱく質を支える成分と考えられていたのです。 遺伝の秘密を解くきっかけの一つは、細菌の研究でした。 病原性のある細菌を殺し、病原性のない細菌に混ぜてみると、病原性のなかった細菌が病原性を持つようになったのです。 何かが細菌の中に入ったものと考えられました。 この発見からおよそ10年を経て、その入っていたもの、細胞の中にあって特徴を決めているものが「DNA」だと分かりました。 全く誰も予想していなかった発見でした。 もともと大きな働きはないと思われていたものだったからです。 今でこそ遺伝子の正体がDNAだということは、当たり前のことになっていますが、最初は、誰もが驚くような関係だったわけです。 徐々に、細胞の特徴を決めるだけではなく、遺伝情報を伝えているのもDNAであると分かっていきました。 その発見の経緯について確認していきます。
신체를 만들고 있는 세포 중에는 단백질이 많이 존재하고 있다.
세포 성분의 대부분이 단백질인 것이다.
효소 등의 단백질은 신체의 다양한 작용을 담당하고 있다고 알고 있었다. 그렇기 때문에, 유전도 단백질이 담당할 가능성이 있다고 생각하고 있었다.
DNA라고는 누구도 생각하지 않았다.
DNA는 이미 발견되었지만, 단백질을 유지하는 성분이라고 간주되었던 것이다.
유전의 비밀을 풀 계기가 된 것은 세균의 연구였다.
병원성이 있는 세균을 죽여, 병원성이 없는 세균과 섞어 보면 병원성이 없던 세균이 병원성을 가진 것 같았기 때문이다. 무언가가 세균 속으로 들어간 것이라고 생각하였다. 이 발견으로부터 약 10년이 지나서, 세포 속에 들어있던 것, 세포 속에 있는 특징을 결정하는 것이 「DNA」라는 것을 알았다. 전혀 누구도 예상하지 못했던 발견이었다. 원래부터 커다란 작용을 하지 않는다고 생각하던 것이기 때문이었다.
지금에야 유전자의 정체가 DNA라고 하는 것은 당연한 것으로 간주되지만, 최초에는 누구라도 놀랄만한 관계였기 때문이다. 서서히 세포의 특징을 결정하는 것뿐 아니라 유전정보를 전달하고 있는 것도 DNA임을 알게 되었다. 이 발견의 경위에 관하여 확인해보자.
DNAはコピーされるという発見
DNA는 복제가 된다는 발견
1953年に、ワトソンさんとクリックさんという2人の研究者が、DNAは「二重らせん」の形であることを発見しました。 DNAの鎖が2本並ぶようにからみ合って、らせん階段のようにつらなっていることを突き止めたのです。 DNAの中には、「アデニン（A）」「チミン（T）」「シトシン（C）」「グアニン（G）」という4種類の「塩基」と呼ばれる分子が含まれています。 この分子の連なりにおいては、片方の鎖にアデニンがあると、もう一方の鎖にはチミン。 シトシンにはグアニンという風に決まった組み合わせでからみ合っていることが分かりました。 2本の鎖の間はランダムに並んでいるのではなかったことから、遺伝情報を受け継げることが見えてきたのです。 一方が型になってコピーできるのではないかと考えられたからでした。 遺伝の謎が最終的に解かれたのです。 DNAはこの対になる性質から、複製され、細胞分裂をするときに受け継がれるのです。 親から子にもこの仕組みにより遺伝情報は受け継がれていくのです。 遺伝は細胞の中のたんぱく質が受け継がれていると考えられたこともありましたが、正体はDNAだったのです。
1953년에, 왓슨과 크리크라는 두 사람의 연구자가, DNA는 「이중 나선」의 형태인 것을 발견하였다. DNA의 사슬이 두 줄로 나란히 뒤얽혀서 나선 계단처럼 이어진 것을 밝혀냈던 것이다. DNA 중에는 「아데닌(A)」과 「티민(T)」, 「시토신(C)」, 「구아닌(G)」이라는 4종류의 「염기」라는 분자가 포함되어 있다. 이 분자의 연결은, 한 쪽 사슬에 아데닌이 있으면 다른 쪽에는 티민이, 사이토신에는 구아닌이라는 모양으로 정해진 조합으로 뒤얽혀 있는 것을 알아냈다. 두 줄의 사슬 사이에는 무작위로 늘어서 있는 것이 아닌 것으로 보아, 유전정보를 계승하는 것으로 보여 졌던 것이다. 한쪽이 틀이 되어 복제가 되는 것이 아닌가하는 생각이 되었다
이리하여 유전의 수수께끼가 최종적으로 풀렸던 것이다.
DNA는 이 한 쌍이 되는 성질로부터, 복제되어 세포분열을 할 때에 계승되는 것이다. 부모로부터 자식에게도 이 구조에 의해 유전정보가 계승되어 가는 것이다. 유전은 세포 속에 있는 단백질이 계승되고 있다고 생각하던 때도 있었지만, 정체는 DNA이었던 것이다.
DNAから作られるたんぱく質
DNA에서 만들어진 단백질
次に注目されたのは、遺伝子とたんぱく質との関係でした。 DNAの正体がつかめる前から、遺伝子とたんぱく質には関係があると考えられていました。 遺伝の正体がDNAと分かったことで、DNAの情報に基づいて、細胞の働きの多くを担っているたんぱく質が作られていると想像されたのです。 ですが、やはりここでも、どうやって作られるかは分かりませんでした。 DNAは細胞の中心にある「核」の中に存在するのですが、たんぱく質は核の外で作られていると示されていたからです。 第2の情報保有分子があると考えられ、そこで見えてきたのが、4種類ある別の分子「RNA」というDNAとよく似た分子でした。 こうして分かってきたのが、DNAから、いったんRNAによる鎖を作り、このRNAをもとにアミノ酸をつなげていくというプロセスでした。 DNAも、RNAも、それを構成する塩基は4種類しかないのですが、それらが3つ組み合わさることで3文字の暗号となり、20種類のアミノ酸と対応してつなぎあわせていくのです。 3文字の暗号には、読み込み開始や終了の信号も含まれていました。 この仕組みによってDNAの情報に基づいてたんぱく質は作り出されるのです。 3文字の暗号がどのようにアミノ酸と対応するかが完全解明されたのは1966年でした。
다음에 주목을 받았던 것은 유전자와 단백질의 관계였다. DNA의 정체가 파악되기 전부터 유전자와 단백질에는 어떤 관계가 있을 거라고 생각하고 있었다. 유전의 정체가 DNA라는 것을 알게 되면서 DNA의 정보에 의거하여 세포의 작용을 대부분 담당하는 단백질이 만들어지고 있다고 예상되었다. 그렇지만 역시 여기에서도 어떻게 만들어지는지는 알 수 없었다.
DNA는 세포의 중심에 있는 「핵」 속에 존재하지만, 단백질은 핵의 바깥에서 만들어진다고 보이기 때문이다. 제2의 정보 보유 분자가 있다고 생각이 되었고, 거기에 나타난 것이 4종류의 별도의 분자 「RNA」라는 DNA와 유사한 분자였다. 이렇게 하여 알아낸 것이, DNA로부터 일단 RNA에 의해 사슬을 만들어, 이 RNA를 기반으로 아미노산을 이어가는 과정이다. DNA도, RNA도, 그것을 구성하는 염기는 4종류 밖에 없지만, 이것들이 3가지의 조합을 함으로써 3문자의 암호가 되고, 20종류의 아미노산과 대응하며 서로 연결해 가는 것이다. 3문자의 암호에는, 정보 읽기의 시작이나 종료의 신호도 포함되어 있었다. 이 구조에 의해 DNA의 정보에 의거하여 단백질은 만들어지는 것이다. 3문자의 암호가 어떻게 아미노산과 대응하는지가 완전히 해명된 것은 1966년 이었다.
DNAの変化とがん化
DNA의 변화와 암화癌化
DNAの並びは変化することがあります。 1％以上の人で見られる変化を「多型（たけい）」、1％未満の人で見られる変化を「変異」と呼び分けする考え方があります。 がんとは、このDNAの並び方の異常によって起こってくるのです。 例えば、DNAが複製されるときにエラーが起きたり、DNAが壊れたりして発生するのです。 本来はアデニンのところが、チミンやシトシン、グアニンに変化することで、その遺伝子からできてくるたんぱく質は変化します。このことが細胞の性質を大きく変えることがあるのです。 エラーによっては影響がない場合もありますが、中には、正常なコントロールを逸脱して増殖を続ける性質につながったり、他の場所を占領しようとする性質をもったりすることがあります。 この場合、正常な細胞はがんへと変化するのです。 DNAのエラーを起こすものはさまざまです。 例えば、そのうちで予防可能と考えられているのが、喫煙、飲酒、肥満、運動不足、果物や野菜の不足、感染症、大気汚染、日焼けなどです。
DNA의 배열은 변화하는 수가 있다. 1% 이상의 사람에게 보이는 변화를 「다형」이라 하고, 1% 미만의 사람에게 보이는 변화를 「변이」라고 구분하여 부르는 방식이 있다.
암이란, 이 DNA 배열 방식에 이상에 의해 생기는 것이다.
예를 들면, DNA가 복제될 때에 오류가 생기거나 DNA가 파괴되거나 하여 발생하는 것이다. 원래는 아데닌이 티민이나 시토신, 구아닌으로 변화되어 그 유전자로부터 만들어진 단백질은 변화한다. 이것이 세포의 성질을 크게 바꾸어 버린다.
오류에 따라서는 영향이 없는 경우도 있지만, 그 중에는 정상적인 조절을 일탈하여 증식을 계속하는 성질로 이어지거나 다른 장소를 점령하려는 성질을 갖거나 하는 수가 있다. 이 경우 정상적인 세포가 암세포로 변화하는 것이다.
DNA의 오류를 일으키는 것은 다양하다. 예를 들면, 그 중에서 예방이 가능하다고 간주되는 것이 흡연, 음주, 비만, 운동부족, 과일이나 야채의 부족, 감염증, 대기오염, 일광에 그을림 등이다.
DNAを知ることはがんを知ること
DNA를 아는 것은 암을 아는 것
人のDNAは約30億ものアデニン、チミン、シトシン、グアニンがつながったものから遺伝情報を形作っています。 その一カ所が異なるだけでも細胞の性質は変化することもありますし、もっと複数にわたる複雑な変化をする場合もあります。 その遺伝子とそこから起こる細胞の変化を知ることは、がんがどのような性質を持つかを知るため、がんの手ごわさ、薬の効きやすさを知るためにも有効となります。 だからこそ、がん治療の今を知るためには、遺伝情報を調べることが求められているのです。
인간의 DNA는 약 30억 개의 아데닌과 티민, 시토신, 구아닌이 연결된 것으로부터 유전정보를 만들고 있다.
그중 한 곳이 달라져도 세포의 성질은 변화하는 수도 있기도 하고, 보다 복수에 이르는 복잡한 변화를 하는 경우도 있다.
그 유전자와 거기에서 생기는 세포의 변화를 아는 것은 암이 어떠한 성질을 갖게 될지 알기 때문에, 암의 (다루기) 어려움과 약의 효험을 알기 위해서도 유효하게 된다.
그러니까, 암 치료의 현재를 알기 위해서는 유전정보를 조사하는 것이 바람직하다.
•参考文献1 JD Watson et al, 中村桂子監訳 『ワトソン遺伝子の分子生物学 第7版』 東京電機大学出版局. 2017.
•参考文献2 デニス・L・カスパーほか編 ,福井次矢ほか監修 『ハリソン内科学第5版』 メディカル・サイエンス・インターナショナル. 2016.