Institute of Molecular Biology (IMB) と Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) の研究チームが､染色体の末端を保護しているテロメアの秘密をさらに明らかにした｡TERRAと呼ばれる種類のRNA分子が､極端に短くなり､壊れたりしたテロメアを､補修するように機能することを発見したのである｡2017年6月29日付Cell誌に掲載された研究論文は､加齢やがんにおける細胞の老化や生存を調整する細胞内のプロセスへの理解をさらに深めている｡
この論文は､｢Telomere Length Determines TERRA and R-1 Loop Regulation Through the Cell Cycle (細胞周期を通じてテロメア長がTERRAとR-Loopの調整を規定)｣と題されている｡
靴紐の両端のプラスチック･チューブが紐の撚りのほぐれるのを防いでいるように､テロメアも染色体の端末を保護している｡ところが細胞の全寿命を通じてテロメアは細胞分裂のつど短くなり､末端保護も次第に効果が薄れていく｡テロメアが短くなりすぎると､細胞はそれを遺伝物質が損なわれた信号と受け取り､それ以上分裂しなくなる｡テロメアの短縮と細胞分裂減少は加齢の明確な特徴であり､加齢化の一因とも考えられている｡同時に､テロメアの短縮はがんに対する防御機序とも考えられる｡なぜなら､きわめて増殖力の強いがん細胞はテロメアが短くならなければ分裂する一方だからである｡したがって､テロメアの短縮は両刃の剣であり､加齢とがん防止の間で微妙なバランスを取らなければならないのである｡
細胞の寿命が尽きる前に不用意な原因でテロメアが短くなった場合､テロメアを修復しないと細胞の老化が早まってしまう｡JGU Institute for Developmental Biology and Neurobiologyの教授とIMBのAdjunct Directorを兼任するBrian Luke, PhD.は､｢細胞が生きている間､がん防止と加齢との間のどこかでバランスを取らなければならない｡テロメアはその2つの要素の接点にあり､テロメアが維持される仕組みを理解することは非常に大切だ｣と述べている｡
Dr. Lukeの研究室では､細胞が､短くなったり､損傷を受けたりして端末保護機能を失ったテロメアを識別する機序に関心を持った｡それだけでなく､短くなったテロメアの修復を促すためにどの要因が重要なのかを明らかにしようと考えた｡それが解明されれば､細胞が老化か､成長継続かを決める要因も解明できるかもしれない｡Cell誌に掲載された最近の論文で､Dr. Lukeの研究チームはこの問題を解くカギの一つがTERRAにあることを明らかにした｡
TERRAはRNAの一種で､テロメアが極端に短くなったDNA末端に直接結合して集積し､そのテロメアが要修復だという信号を細胞に向けて発することで細胞がさらに分裂を続けられるようにしている｡Dr. Lukeは､｢短くなったテロメアが細胞の老化の始まりに大きく関わっていることは分かっていたが､短いテロメアのどの特性が重要になってくるのかはよく分かっていなかった｡この研究で明らかになったのは､TERRAが複雑な調節システムであり､テロメアが短くなったことを細胞が識別する機序を説明できるものだった｣と述べている｡
この論文は実際にはLuke研究室が行った2つの全く異なるテロメア研究プロジェクトの成果である｡Diego Bonettiは､細胞周期におけるTERRAの調節機能を調べ､細胞周期の異なる段階ではTERRAのレベルも異なることを突き止めていた｡一方､Arianna LockhartとMarco Grafは､短くなったテロメアにTERRAが集まる原因を調べていた｡周期的なTERRA集積パターンがテロメアの長短によって異なることを見つけた研究チームはそこに何かカギがあると考え､この研究プロジェクトに集結した｡その結果､長さに関係なくTERRAはテロメアに集積するのであるが､長いテロメアでは､TERRAが結合してもRat1､RNase H2という2種のタンパク質の作用で直ちに排除されることを突き止めた｡
この2種のタンパク質は好んで長いテロメアに結合し､TERRAが確実に排除されるように機能するが､極端に短くなったテロメアには結合せず､TERRAがテロメアに集積したままになる｡このメカニズムにより､その後で短くなったテロメアの修復が行われ､細胞が延命し､分裂を続けられるのである｡Dr. Lukeの研究はイースト菌を使って行われたが､テロメアやTERRAは直鎖状染色体を持つ生命体すべてに存在しており､研究チームは､その研究が人体にも適用できると考えている｡彼らの次のステップは､このプロセスを人間の細胞を使って調べ､加齢やがんに対する医学的な介入の可能性に結びつけることである｡
原著へのリンクは英語版をご覧ください
TERRA RNA Promotes Repair of Shortened Telomeres
