メカニカルフォースが遺伝子発現に及ぼす影響

Tokyo科学者たちは、DNAがどのように発現されるかを、DNAにかかる物理的な力を研究することで理解を深めています。これらの力は従来の教科書ではあまり詳細に扱われていませんが、遺伝子転写にとって重要です。クレムソン大学のローラ・フィンジ率いるチームは、細胞内の機械的な緊張やねじれが、DNAからメッセンジャーRNAを生成するタンパク質であるRNAポリメラーゼにどのように影響するかを研究しています。

この研究から得られた主要な発見には次のことが含まれます：

• 機械的な力はRNAPの動きを通じて転写プロセスを制御することができます。
• RNAPは転写を完了してもDNAテンプレートに留まることがあり、同じDNAセグメントから複数回の転写を可能にします。
• RNAPとDNAの相互作用は加えられる力によって変化し、隣接する遺伝子の発現量や調節に大きな影響を与える可能性があります。

研究では、磁気ツイーザーを使って、細菌のRNAPがmRNAを作った後、常にDNAから離れるわけではないことが示されました。通常、転写後にRNAPがDNAから分離すると考えられてきましたが、実際にはRNAPが逆方向に動いたり、別の開始点に進んで再び転写を開始したりする可能性があります。このプロセスは「力主導型リサイクル」と呼ばれ、どの遺伝子が繰り返しコピーされるかに影響を与えます。

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この研究は、遺伝子の制御方法を理解するために重要です。力学的な力を変えることで、遺伝子がいつ、どのように発現するかをより効果的に管理できる可能性があります。例えば、RNAPの部位の一部を変えることで、病気を引き起こすタンパク質の生産を抑えたり、変えることができるかもしれません。アルファサブユニットの末端部分はプロモーター領域を見つける重要な役割を果たしているため、この領域を変えることで転写のメカニズムに大きな影響を与えることができます。

ゲノムの各部分は、同じ方法や同じタイミングで再利用されるわけではありません。これらの違いを研究することで、科学者たちは異なる細胞タイプや発生段階での再利用プロセスがいつどこで起こるかを詳しく示した地図を作成できるかもしれません。これにより、遺伝子の働きを理解する助けとなり、具体的な治療法の開発に寄与する可能性があります。

最近の研究では、遺伝子プロセスに影響を与える生物学的化学物質だけでなく、物理的な力にも注目が集まっています。このことから、遺伝子発現はこれまで考えられていたよりも変化しやすいことが示され、生化学や医学の研究に新たな可能性をもたらしています。これらの物理的影響を理解することで、遺伝子の活性化に関する問題を修正または調整する新しい治療法を開発できるかもしれません。