前回の続きです。それほど大げさなことを言っている訳ではないのに名前を付けるとなんかすごそうに聞こえる法則として「地層累重の法則」というのがあったことを、かつて地学を履修していたひとは覚えているかもしれません。なんのことはない、「上にある地層は下の地層よりも新しい」、という、小学生にでも分かりそうなこの法則。でもこの法則が正しいということを前提にしないと全ての仮説がひっくり返ってしまうぐらい、重要な法則なわけです。lncRNAのパラドックスはそこまですごくない法則です。マーフィーの法則ぐらいどうでもよい法則ですが、体感的には実に良く当てはまるこの事実。
「機能的なlncRNAは、ほとんど検出されない。」
もしくは、これを言い換えて、
「ものすごくたくさんあるlncRNAは、ほとんど機能していない。」
たくさんあるlncRNAしか研究していない僕の研究室にこの冷酷なパラドックスは重くのしかかってきて今にもつぶれんばかりではあるのですが、そう簡単につぶれてなるものかとあがいていれば遥か彼方に光明がみえてくるという話になるはずなので、その辺は乞うご期待なのですが、実際のところ、強烈にabundantなMalat1も、MENepsilon/betaも、Gomafuも、ノックアウトマウスは一見正常。一方、誌上を賑わしているncRNA群は、往々にして発現量が非常に低い。
少し前までは、こんな発現量が低いものが機能するはずがない、などとちょっぴり思わなくはなかったのですが、最近は、実はそうではなくて、機能があるからこそ、発現量を低く抑えなくてはならなかった、と考え始めています。つまり、あまりにもその個性が強烈であったがために、つぶされてしまう、出る杭は打たれる、のように、結果として発現量が押さえられているという可能性もあるのではないかと。
H19という遺伝子は、インプリンティング（父方か母方か、どちらか由来の染色体からしか発現しない遺伝子発現制御）を受ける遺伝子としてはもっとも早くに同定されたものですが、胚発生時においてはアホみたいに発現している遺伝子です。ところが、このノックアウトマウスも、表現型がいまいちはっきりしない。過剰発現の結果からはガンに関係ありそうだという論文も古くは出ていますが、結局のところ良くわからない。多分業界のコンセンサスとしては、あんまり機能していない、という遺伝子です。核内のMalat1、細胞質のH19。年棒５億円ぐらいもらってるのに、一試合も出場できなくて打点０、みたいなlncRNA遺伝子です。
発現量が低いからこそ、その個性を発揮できる。そういう発想があってもよいのではないかと。たとえば、酵素活性みたいなものを持っているのかもしれません。一分子でも多くの基質分子に作用できると。もしくは、ゲノムの特定の場所に貼り付いて機能していれば、ゲノムのその「場所」のモル数は高々２ですから、そんなに数がいらない、というもっともらしい説明は、確かに納得がいくものでもあります。制御をかけるためには安定であってはならない、という理屈も納得がいきます。
このパラドックス、実戦的にはかなり重要で、機能を最優先して考えるのであれば、絶対的な発現量よりも、ダイナミックに変化するか否かで付き合う遺伝子を、解析の対象とする遺伝子を選んだ方が良いのかもしれません。発現量は二の次と。
話は変わりますが、将棋の棋士の指し手の中には、負けると分かっていてもこの手をさしてしまう。前の指し手の顔を立てるためにもここは同歩。なんてことも良くあるようです。そこには理屈を超えた情熱が、といえば格好良いですが、要は好きか嫌いか、もしくは意地の張り合いみたいなところもあるのではないかと思います。サイエンスもなかなか理屈では片付かないところがあって、ダイナミックな発現変化を示すものにとことん注目するべきだとは思いつつも、じゃあこいつらの機能解析は誰がするのだ、と、なぜかアマノジャクに発現量が多い方に出してしまう。いわゆる深情けというのでしょうか、そういうスタイルも、あるような気がします。
だいぶ話が脱線してしまいましたが、ともあれ、モル数が少ないlncRNAがどうやって機能するのか。その画期的なアイデアが、今年、２０１２年には出てくるのではないかと。そう予想してみたいと思います。
中川
ちょっと前に「遺伝子綱引き実験」というのを見て、これは面白いなあ、と思ったのを思い出しました(http://hismoriya.com/HMwiki/index.php?%E9%81%BA%E4%BC%9D%E5%AD%90%E7%B6%B1%E5%BC%95%E3%81%8D%E6%B3%95)。発現量の低いncRNAの発現量って、どこまで高めることができるんでしょうか？
ReplyDeleteかわおか
綱引きですか。この守屋さんという方は個人的には知らないのですが、同い年、、、にもかかわらず考え方が若い！うらやましい！負けてはおれん！と、燃料が投下された思いです。
ReplyDeleteMammalianの培養細胞だと安定に維持されるepisomalなプラスミドが無い（？）ので簡単には応用できないかもしれませんが、とりあえずlncRNAを酵母につっ込んでみてコピー数を見る、何も考えずに培養細胞にトランスフェクションしてみて増殖が抑えられるのを見る（これはみんなもう既にやっていますか）、レンチウイルスにポジティブセレクションマーカーとコンディショナルなネガティブセレクションマーカーをのせておいて、インテグレーションしてないと生き残れない（ポジティブセレクション）、しかもそのコピー数が少なくないと生き残れない（ネガティブセレクション）ことを指標に機能スクリーニングする、なんていうのも面白いかもしれません。完全脳内実験。
プラクティカルには、秋光さんやこないだ分生に来たMarcelたちがGenome Researchに発表している（まだでしたっけ？）、半減期を指標にしたスクリーニングが優れている、と、思います。うーん、アイデアが優れている実験は、うらやましいですね。
中川
転写因子のコピー数が少ないというのは個人的には納得がいきません。学生の頃に扱っていたステロイドレセプター型の転写因子FTZ-F1（哺乳類ではSF-1）は、プロモーターをレポーター遺伝子につなげてやると、実に総蛋白質の千分の一ほどの発現量を示しました。標的タンパク質に特定の解離常数で解離することを考えれば、特に複数の標的を持つものは、細胞内にある程度のコピー数が必要である気がします（ものすごく解離常数が小さいのかもしれませんが）。それよりも、核内でドメインを作っているものが多いということは、局在になにがしか特別なことが起こっているはずなので、そちらが問題なのかもしれません。いや、全くわかりませんが。
ReplyDeleteあるいは転写が起こる際にいろいろとクロマチン状態を変えているなら、細胞周期あたり一二回で十分な効果を与えることができる、ということなのかもしれません。多分ケースバイケースなのでしょう。
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影山裕二/神戸大
転写因子が必ずしもモル数が少ないわけではないというのは、たしかにそういう例が脊椎動物ではしばしば見られるような気がします。初期胚の神経系の領域マーカーには転写因子が多いのですが、たいがいそういうのはサインペンで書いたような強いin situ hybridizationのシグナルが出ます。まあ、発現量が多いからマーカーにもなっている訳ですが。余談ながら、シグナル分子でいうとレセプターよりもリガンドの方が強くシグナルが出る傾向にあります。Shhしかり。Wntしかり。「制御をかけたい分子は発現量が多い」んですよね。その傾向がlncRNAにない（ようにみえる）のが、不思議といえば不思議です。
ReplyDelete中川