2017年10月18日､フロリダ州オーランドで開催された2017年American Society of Human Genetics (ASHG) 年次会議においてプレゼンテーションのあった研究によると､ヒト･ゲノム中のノンコーディングDNAの大きなセグメントが重複されてきたことが人間と他の霊長類との違いを生んだ可能性がある｡調節塩基配列を含むこのような重複と人間の特徴と行動に及ぼすその影響を突き止めれば人間の疾患の遺伝的要因が説明できるようになる可能性がある｡
この研究の報告を行ったPaulina Carmona-Mora, PhD､Megan Dennis, PhDや同僚研究者らUniversity of California, Davisの研究グループは､ヒト･ゲノムにはあっても他の霊長類やその他の動物に見られない､1,000塩基対以上の長さのDNAセグメントの反復というヒト固有の重複 (HSD) の履歴を調べた｡また､その研究では､遺伝子コードを持たず､他の遺伝子の発現を調節するだけのHSD領域に注目した｡
Dr. Dennisは､｢このような調節エレメントが特別なものになっている理由は､これが同じ染色体中で周辺の遺伝子の発現に影響するだけでなく､同じゲノム中の他の部分にも影響することであり､ただ一つの重複が数多くの遺伝子に影響を与えることになるため､その効果が増幅されることになる｣と述べている｡さらに､重複したセグメントは98%以上が同一なため､それぞれを区別することは難しく､過去のゲノム解析では捨てられることも多かったと述べている｡そのことから､研究グループは重複したセグメントを含んだヒトの基準ゲノムを新たに作ることを始めた｡そうすることにより､他の遺伝子の発現を強化する調節エレメントのエンハンサーを含んでいそうな部分を特定し､器官や組織全体にわたって遺伝子発現に与える影響を評価することが可能になった｡
たとえば､SRGAP2セグメントの重複は300万年ほど前に起きたもので､脳の前頭前皮質の大型化､より効率的なシナプスや脳細胞の接続などヒト固有の神経学的な特徴との関係が考えられる｡また､研究用マウスの胚でヒト固有のSRGAP2Cを発現させると､マウスでもヒトと同じ結果が現れた｡SRGAP2以外にもこの研究で調べたHSDの遺伝子の多くが神経学的な発達に関わっており､一部は免疫反応にも関わっていることが考えられる｡
Dr. Dennisは､｢この研究結果は､人間と他の霊長類との違いを示しており､人間を特殊な生物にしている原因を示している｣と述べている｡さらに､ゲノム中の重複がよくつくられる領域は神経学的な特徴に関した領域であることが多く､将来､研究者が､自閉症､てんかん､統合失調症など神経学的な疾患の背後にある遺伝的なメカニズムを解明しようとする場合にその手がかりになる可能性もある｡目下､同研究グループは､様々な組織タイプすべてを通して遺伝子発現レベルの比較で特定した候補エンハンサー領域の検証を行っており､それ以外にも重複が周辺セグメントの構造や機能に及ぼす影響の評価も行っている｡最後に､重複が行われてからのシーケンスの変化や機能に及ぼす影響など､オリジナル (親) セグメントと子孫世代の重複セグメントとの違いの測定も行っている｡
Dr. Carmona-Moraは､｢DNAはリニアなシーケンスと考えられがちだが､この研究結果はDNAのダイナミックスを思い出させてくれる｡
遺伝子の重複が人類の進化に何らかの役割を果たしているだけでなく､調節エレメントの重複も同じように､しかも､予想していた以上に広い領域にまで役割を果たしていることが明らかになったというのは素晴らしいことだ｣と述べている｡
【BioQuick News：Duplications of Noncoding DNA May Have Affected Evolution of Human-Specific Traits】
