高等ムーミンをめぐる冒険

趣味は生物学とクラリネットです

ゾンビ遺伝子が象の癌を抑制する

 異なる生物でも細胞のサイズはそんなに変わらないため、体のサイズが大きい生物ほど細胞数が多い。すなわち細胞分裂が多くなるため、癌化の危険性が上昇すると考えられるが、実際には象などの巨大な生物で癌の発生は少ない(Petoのパラドックス)。
 その理由の一つとして人類には1コピーしかない転写因子p53が象では20コピーもあることが分かっている。
 今回Cell reportsに出た論文では、ヒトでは1コピーしかない白血病阻止因子(LIF)のオルソログが象では10コピー以上あり、癌化耐性をもたらしていることを発見した。
 これらの重複遺伝子の多くは偽遺伝子であると思われたが、そのうちLIF6はDNA damageによって活性化したp53に応答して発現し、apoptosisを誘導することで癌化耐性を与えていた。
 分子進化的な解析から、LIF6は偽遺伝子がp53の調節エレメントを獲得したことで再機能化した”ゾンビ遺伝子”であると考えられた。
 LIFのオルソログは象やマナティなどの近蹄類で複数コピー見られる。それらの多くは偽遺伝子であるが、LIF6の様に再度機能を獲得したゾンビ遺伝子が体サイズの増加と長寿の関係、すなわちcancer resistanceの増強の進化に寄与しているのかもしれないという進化生物学的にも細胞生物学的にも興奮するお仕事でした。

Vazquez J, Sulak M, Chigurupati S, Lynch V. A Zombie LIF Gene in Elephants Is Upregulated by TP53 to Induce Apoptosis in Response to DNA Damage. Cell Reports 2018; 24: 1765–76.
https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(18)31145-8

 

 最近、酵母でゲノム編集により染色体を一本に繋げても平気で生きているという論文が出て話題になったが、おそらく染色体が分割していることによる倍数体や遺伝子重複の生じやすさが適応度、すなわち進化に影響しているのではないかなと思った。

亀はいかにしてその性別を決めるか?

我々人間は受精するときに性染色体の配分で性別が決定するわけだが、ある種の生物は発生段階で環境要因によって性別が決まる。
例えば、カメの仲間は温度によって性別が変わる。
温度依存的な性決定には遺伝子発現のエピジェネティックな変化(DNA塩基配列の変化を伴わずに遺伝子の発現状態が変化すること)が関与するという報告があるが、詳しい分子メカニズムはわかっていなかった。

5月11日にScienceに発表された論文では、ヒストン脱メチル化酵素KDM6Bがエピジェネティックな変化を介してカメの性決定に寄与することを明らかにしている。
ヒストンというのは染色体上でゲノムDNAが巻きついてるタンパク質で、ヒストンがメチル化されていると遺伝子が不活性な状態となり、脱メチル化されると遺伝子発現が促進される。こういうのをエピジェネティックな修飾という。
(ちなみに哺乳類のメスにはX染色体が2つあるが、どっちも遺伝子が発現している訳ではなく片方は不活化されており、これもエピジェネティック制御の例と言える)

今回調べたミシシッピアカミミガメのタマゴでは、オスになる温度の26度では生殖腺でKDM6Bの発現が上昇しする。メスが生まれる32度では発現しない。
KDM6Bはヒストンの脱メチル化により、精巣の分化(オス化)に寄与するDMRT1の発現を促進する。
本来オスになる26度でも、KDM6Bを阻害するとメス化してしまう。
このようなエピジェネティック制御の仕組みは、爬虫類でタマゴを温める温度がどのように性別を決定するのかという、50年来のパズルをついに解き明かすだろう、と締めくくられている。

何に感銘を受けたかというとヒストンの修飾を見るクロマチン免疫沈降という難しいワザがあるのだが、それをカメの生殖腺でやっていたことだ。
分子生物学会で「非モデル生物の生物学」みたいなシンポがあったけど哺乳類ならヒトやマウス、昆虫ならショウジョウバエ、植物ならシロイヌナズナ、真菌なら酵母、細菌なら大腸菌といったモデル生物がいて、これらの研究によりこれまで分子生物学は発展してきた。
生態学の世界には色々とオモシロい生物や生命現象がたくさんあると思うが、モデル生物以外の生物ではせいぜい解剖学的な解析にとどまり、どのような遺伝子やタンパク質が機能しているかはあまり研究されてこなかった。
ところが次世代シーケンサーやらゲノム編集技術やらの発展により、今後は個々の生物の持つ特有のオモシロい生命現象について、分子レベルで解析が可能になっていくだろう。

 

Ge C, et al. The histone demethylase KDM6B regulates temperature-dependent sex determination in a turtle species. Science. 2018.

 

 

寓話としての短編カレー小説

 その日は一限から山の上で授業だった。私はいつものように山の麓にあるキャンパスまで自転車で行き、テニスコートの裏に自転車を停めて、そこからは歩いて山道を登った。 

 授業は午前中だけで、それも微睡みの中で滞りなく終わった。いざ帰らんと席を立とうとすると、学科における数少ない友人の一人が話しかけてきた。 

 「今さ、ものすごくカレーが食くないか」 

 私は彼の言動を不審に思い、とりあえず「別に」と答えた。話を聞くと、なんでも理学部キャンパスのレストランでカレー食べ放題というのがあるそうだ。しかもそれはちょうど本日までだという。 

 説明を受けるた私は、結局彼の申し出を承諾した。特にお腹がすいていたわけではなかったが、朝食がバターしょう油ご飯だけだったし、そもそも私はカレーという食べものが大好きなのだ。 

 


 理学部の食堂の二階で件のレストランはひっそりと営業していた。私は認識していなかったが以前から存在しているのだろう。階段のところに"あおしす"という文字が見えた。おそらく青葉山とオアシスをかけたこのレストランの名前であると思われる。この大学の施設はことごとく古くて汚らしいのだが、その店の内装はなかなかきれいで好感を持てた。食事をとる場所というのはこうでなくてはいけない。 

 店に入ると、我々は窓際の二人がけの席に案内された。ガラス越しに外の様子が見える。カフェテラスのパラソルが風にあおられて揺れていた。雲はなく良く晴れているが、そこで食事をとっているものは誰もいなかった。 

 カレーバイキングはミニサラダ、ドリンク一杯、ナン一枚がセットになっており、682円というシロモノだった。貧乏学生の昼食としてはやや豪華ではあるが、たまにはこういうのも悪くない。ドリンクが選べたので私はパインジュースを頼んだ。パインジュースは当たり外れの激しい地雷源ではあるが、非日常を感じたくてついギャンブルをしてしまった。運ばれてきた薄黄色の液体を口にすると、パイン飴を水に溶かしたような味がした。 

 バイキングはホテルの朝食におけるそれのように入り口付近から壁際に並べられている。カレーは四種類あり、日替わりで中身は異なるらしいが、その日はセイロンカレー、トマト風カレー、豆のカレー、ハヤシライスがあった。ハヤシライスはカレーではないのではないか、という疑問を封じ込めた私はとりあえずご飯と豆のカレーをよそり、トッピングをどっさりのせた。トッピングには福神漬け、ブロッコリー、トマトなどから、なんとコロッケまであり、これも取り放題であるから良心的である。友人はトマトカレーとハヤシライスをダブルでかけていた。二人して席に戻ると、さっそく食べ始めた。

 「しってるかい。カレーのスパイスってほとんど漢方薬なんだよ」 と、彼が言った。理学部の学生というのは知識を披露したがるのだ。

 「ああ、ターメリックはウコンのことだしね」 私は先日インターネットで仕入れた知識で応酬した。

 「内臓の調子がよくなるぜ」 

 「食えば食うほど腹が減る、という奴だ」 

    その時はまだよかった。 

 五分もすると私は一杯目をたいらげてしまった。見れば友人はルウだけ食べてライスはきれいに残してある。飯は食わずにルウだけお代わりしまくるつもりなのか。その計画性に戦い慣れたものの策略を感じ取った。我々は美味しさとか美しさよりも、いかにして元を取るかを考えてしまうのだ。

    私は元ミスターカレー好きとして彼には負けられないと思い、二杯目に取り掛かった。今度はセイロンカレーとハヤシライスにした。二杯目はまだ余裕である。三杯目に取り掛かると、遅れてナンとサラダがやってきた。ありがたい、サラダがちょうどいい口直しになる。ところが、ナンが思わぬ伏兵であることがわかった。何せ腹にたまる。こいつに胃のスペースをとられては後が続かない。 

 「水につけて流し込めばいんじゃないだろうか」 と、彼は言った。

 「ホットドックの早食いじゃないのだぞ」 

 「体格で劣る日本人が勝つにはそれしかないんだ」 

   ついに訳の分からぬことを言い始めた。欧米人と戦っているのだろうか。そもそも、味を犠牲にしてまでやる価値があるのか。 

 四杯目を食べる頃にはだいぶ腹がきつくなっていた。しかし我々は協議の末にまだやれると判断し、五杯目をよそりに行った。それはまさに戦いであった。胃のほうはすでに限界のサインを送ってきている。私のほうがやや早いペースでカレーは食べている。しかし私にはまだナンが半分以上残されていた。私は必死でご飯をたいらげ、ゴール間際のトライアスロン選手のような面持でナンをルウに浸した。 

 


 そのようにして我々の戦いは終わりを告げた。しかし我々を待っていたのは達成感でも満足感でもなく、疲労感だけだった。腹はパンパンにふくらみ、できればそのまま動かずにいたかったがそうもいかない。結局私はご飯約三杯とカレー五杯、サラダ一皿、コロッケ二枚、トマト一個分、ブロッコリー一株分、パインジュース一杯、水二杯を食べた。友人も似たようなものだった。胃の容積をオーバーしている気もするが、まあ気のせいだろう。

 我々は外に出て少し歩いた。胃は鉛のように重く、ともすれば野草に栄養を与えてしまう恐れがあった。野生動物は基本的に食べ過ぎるようなことはしない。食事の間は無防備であるし、食後は動きが緩慢になる。消化に要するエネルギーが割に合わない。我々は生物としての本能を失った人類の祖先に呪詛を送りながらため息をついた。

 「満足して帰りたかったら、最後の一杯が余計だった」 

 「やれやれ」 と私は言った。

 友人は原付なのでキャンパスの入り口で別れた。軽快に山道を降りていく彼の姿を見ながら、ふと、私はこの重たい腹を引きずって歩いて山を下らなければならないことに気づいた。 

 眼下の果てしなく続くような下り坂を眺めて、私はもう一度深い溜息をついた。

新装版ブラム学園!を買う

ブラム学園というのは弐瓶勉氏の伝説的SF漫画BLAME!の気が狂ったような(弐瓶先生どうしちゃったの⁈)番外編だが、私が手を出そうとした頃には紙のコミックはプレミアが付いており、Kindle版を持っているだけであった。

というわけで、予約していたブラム学園の新装版が届いた。

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表紙がなんか凄いことになっていて(消去法でシボとサナカンだとは分かるが…)、旧版の表紙に比べても狂気を感じる。

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しかし後書きを読むとこの表紙は本意ではなく、男2人が銃を持った絵にしようとしたところ編集にリジェクトされ、無理やりおっぱいを描くように言われたらしい。この後書きが非常に職業漫画家の悲哀が感じられてとても面白い。

新装版に追加された「つむぎ、『ブラム!』にハマる。の巻」は、初見であったが、劇場版BLAMEの原型的エピソードとかなんとかそういう事より、最近の柔らかい感じの絵柄が当時の重厚な塗りと書き込みに比して異色であった。

新装版のBLAME!と比べて薄いが、全編フルカラーなのでほぼ同価格でもお得感はある。並べてみるとヤバさが際立っており、なかなか迫力があるのでオススメである。

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細菌が作り出す真核生物の交配を導く媚薬 〜その名はEroS〜

 ある種の生物は、他の生物を操作する事が知られる。カマキリに寄生するハリガネムシや、ゴキブリを操るエメラルドゴキブリバチなどは知っている人も多いだろう。カタツムリに寄生して鳥に食われるよう仕向ける奴も有名だ。これらはいわゆる寄生虫である。

 もっと単純な、共生細菌のような原核生物が生物界を超えて真核生物を操作する例も存在する。昆虫の性別を操作するボルバキアは進化学的にも細胞生物学的にも面白い。私の青春を彩った作品の一つである「ひぐらしのなく頃に」では、人間の精神状態を変容させ特定の行動を促す感染症が登場する(フィクションです)。

 今回紹介する論文は、今年9月にカリフォルニア大学のチームがCellに発表した「細菌が真核生物の交配を促す媚薬となるタンパク質を分泌する事」を発見したというものである。

 

  • V. fischeriS. rosetta交配を誘導することを発見

 筆者たちは襟鞭毛虫Salpingoeca rosettaと色々な細菌との相互作用を研究しているようだ。襟鞭毛虫は一つの鞭毛を持つ小さな生物で、群体性のものは多細胞動物の起源であるという説があり、後生動物に最も近いと言われる単細胞生物である。ゲノム解析の結果、細胞接着分子であるカドヘリン様の遺伝子がいくつか見つかっている事からも、多細胞化への流れを感じる。

 まず彼らはS. rosettaビブリオ属の細菌Vibrio fisheriを一緒に飼うと、S. rosettaが2~50細胞の群体を形成する事を発見した。S. rosettaが群体を作るという報告はなく、その生物学的意義は不明であったが、多くの生物で群体は交配と関係している。そこで、群体内のペアを仔細に観察した結果、細胞融合ならびに核融合を行っている事、さらに遺伝子型の異なる2系統のS. rosettaを用いた結果、実際に相同分裂組替が生じている=交配を行っている事がわかった。この現象はV. fischeriの培養上清のみによっても引き起こされる。すなわちV. fischeriは媚薬となる物質を分泌しているのである(図1)。

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  • 媚薬となる物質を単離し、EroSと命名

 次に、媚薬効果の分子実態を明らかにするため、原因物質を探索した。V. fischeriの培養上清の媚薬活性は熱およびプロテアーゼに感受性であった事から、媚薬はタンパク質であると考えられた。彼らは上清から全てのタンパク質を単離し(すごい努力だ)、媚薬効果を検討するバイオアッセイを行ったところ、約90kDaのタンパク質が得られた。このたった一つのタンパク質のみでS. rosettaの交配を誘導するのに十分であった(図2)。こうして無事に媚薬の同定に成功した筆者らはこのタンパク質をEroS (extracellular regulator of sex) と名付けた。お前それエロス言いたいだけちゃうんかと。

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  • EroSの実態はコンドロイチンリアーゼである

 ではこのEroSは何をしているのか?EroSタンパク質の配列を解析した結果、グリコサミノグリカン(GAG)リアーゼドメインを有している事がわかった。GAGは真核生物の細胞外マトリックスであるムコ多糖であり、GAGリアーゼはこれを分解する。生化学的な解析により、EroSはGAGのうちコンドロイチンに対する分解活性を有する事がわかった。しかしながらコンドロイチンなどのGAG硫酸は真正後生動物の特徴であり、襟鞭毛虫に存在するという報告はない。

 この酵素活性は媚薬としての機能に必要なのか?アミノ酸を置換しリアーゼ活性を失わせたEroSでは媚薬の効果は得られなかった。さらに、他の細菌が作るメジャーなコンドロイチンリアーゼを用いてもEroSと同様の効果が得られた。すなわち、コンドロイチンを分解する事がS. rosettaに対する媚薬としての機能に必要である事がわかった。

 S. rosettaは基質となるコンドロイチンを作れるのか?ゲノム配列の解析結果から、コンドロイチンの生合成に必要な酵素のホモログをコードしている事、実際にこれまで動物にしか存在しないとされていたコンドロイチンを産生している事がわかった。この事から、襟鞭毛虫が動物に近縁な種である事の証左が更に増えたと言える。

 一方、コンドロイチンの分解産物は群体形成を誘導しなかった。筆者らはEroSによって生じるコンドロイチンの分解産物ではなく、分解により細胞外マトリックスにおけるプロテオグリカンの構造が変化する事が群体形成と交配の誘導に重要であると推測している。

  • 考察

 この論文で筆者らは

  1. ビブリオ属細菌 V. fischeriは襟鞭毛虫S. rosettaの交配を促す媚薬を分泌する
  2. 媚薬の正体はコンドロイチンリアーゼでありEroSと命名
  3. S. rosettaはこれまで動物にしか存在しないとされていたコンドロイチンを合成しており、EroSによって分解される事で交配が誘導される

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と、現象の発見から原因物質の特定、メカニズムの一端までを明らかにするとても綺麗な仕事をされている(図3)。コンドロイチンを分解したからどうなんだって話になるが、プロテオグリカンの構造が変わると互いにくっつき易くなって交配が起こるのだろうか?最大の疑問は媚薬効果の生物学的重要性、すなわち交配を促してV. fischeriに何か良い事があるのか、という事だ。一応最後に、より自然なコンディションでもこの現象は起こる事を示しており、実際に野生状態でも起こりうるという事に特に疑いを持つわけでないが、利益がなければわざわざこんな事はしないと思うので何かあるのだろう。

 今回は細菌が単細胞真核生物の交配を促すという話であったが、筆者らが文中で何度もS. rosettaのことを「後生動物に最も近い生物」と強調しているように、動物の交配を誘導できる微生物がいるのではないか?というテーマを提示している。

 我々は一つの個体として生存しているように見えるが、実際には少し異なる。動物は皮膚や消化管や生殖器、植物は根圏などで大量の微生物と共生しており、互いに相互作用し合って恒常性を維持し、あるいはその破綻が疾患を導く。私の分野で言えば、腸内細菌が食物繊維を代謝して作る短鎖脂肪酸が宿主の免疫細胞の分化に重要な役割を果たす事がわかっている。これらは共進化の賜物であり、我々は共生微生物も含めた一個の生命体であると言えるだろう。そのような観点からすると、例えばある種の腸内細菌が産生する物質が宿主であるヒトの生殖行動を促すような事があっても、そう突飛な話ではないと思われる。万物の霊長と言われる我々人間が自由意志で行っていると思っていた行動が、実はちっぽけな微生物に支配されていたとしたら、とても愉快だとは思いませんか?

Woznica, A., Gerdt, J., Hulett, R., Clardy, J. & King, N. Mating in the Closest Living Relatives of Animals Is Induced by a Bacterial Chondroitinase. Cell 170, 1175–1183.e11 (2017).

 

この記事は今年読んだ一番好きな論文2017にエントリーして書きました。面白い企画ですよね、ありがとうございます。

クラリネット再メッキオーバーホール〜魅惑のピンクゴールド〜

 近ごろは主にB♭クラはクランポンのfestivalを使っているので、昔から持ってるCSVは売り飛ばそうと思った事もあったが、まぁ高校の頃にお年玉貯金をはたいて中古で購入し、その後は幾多のコンクールを共にした思い出の楽器でもあるのでまだ使ってやろうと思った。二本あると修理の時とか結構便利であるし、今いる団体は外で吹くことも多いので高校の頃に散々外で練習して割れ耐性が付いたと思われるこの楽器が活躍する機会もあるだろう。
 しかしながら、リングキーの内側が腐食していたりキーポストのメッキがボロくなっていたり、少々くたびれてきた感じは否めない。そこで、いつかやろうと目論んでいたピンクゴールドへの再メッキを実行した。

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 修理は町田にある木管楽器工房Anchesにお願いした。パイパーズ(管楽器の雑誌)で連載を持ってた技術者さんで、相場よりかなり安く(10万円ポッキリ)できた。当初はオールピンクゴールドにしようと思っていたが、せっかくだから記念モデルとかにもないカラーリングにしようと思い、キーポストは24金でお願いした。クラリネットは黒い木なので全部金メッキだと仏壇チックになってしまうが、これだとそう厳かな感じはない。タンポはホワイトレザーにしてもらった。

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 もともとのメッキの状態が悪い部分は再メッキ後もやや荒い感じの表面になってしまうが、値段が安いので費用対効果としては良い気がした。もっとお金を積めばボロボロのキーもかなりツルピカな感じでメッキしてくれるお店もあるようだが、こちらは金持ちになったらまた改造する際に利用したい。

 気になる音色の変化だが、正直よくわからない(!?)。というか最近フェスティバルばかり吹いていたのでゴールドメッキで重くなるかと思っていた吹奏感が軽く感じる。ただ、どちらにせよ全分解オーバーホールを施した訳で、キータッチや音程は良くなったと思う。まあ所詮はアマチュアなので、自分の好きなように楽器を弄って満足していれば良いのだと思う。次はシャンパンゴールドにしたい。あとローズウッドの楽器(パトリコラ)も欲しい。

 

 

(追記) 

メッキ料金は2018年から値上げされたようです。時代の流れですね。

Woodstone KODAMAII リガチャー

 リガチャーはずっと仙台のモリタ管楽器がクランポン純正を改造したセカンドインパクトという奴を使っていて、古くなってきたので買い換えようとも思っていたのだがもっといい奴は見つからなかった。

 

 今回ちょっと安くなっていてオサレな色をしていたのでWoodstoneのKODAMAIIというやつを買ってみた。

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 革製リガチャーは音が吸収されるような気がしてあまり好きじゃなかったのだが、こいつは素直に音が出て吹きやすい。リードとの接地面が木(グレナディラ)で出来ているのでKODAMAというらしい。果たしてその効果によるものかは不明である。セカンドインパクトに比べて若干響は落ちる気がするが、オサレポイントが高いので普段使ってみてもいい気がした。

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 想定外だったのは、結構ゴツいというか形は綺麗なのだがサイズがかなりデカい(木製プレートを取り付けるネジがリード側にはみ出している)ため、マウスピースに装着した状態で楽器ケースに入れておくことができない。今のところ元の箱に入れて持ち歩いているが、バンドレンのマウスピースの箱よりもでかくて邪魔である。ちょっと日常的に使うのには抵抗を感じてしまう。何かこれに合うフィルムケース的なサムシングが見つかればいいのだが。