ゲノム

英

genome

関

ヒト・ゲノム計画

• 生物ががもつ遺伝子群のこと。
• ヒト：約30億塩基対

WordNet

1. the ordering of genes in a haploid set of chromosomes of a particular organism; the full DNA sequence of an organism; "the human genome contains approximately three billion chemical base pairs"

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出典(authority):フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』「2016/02/24 03:07:23」(JST)

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ゲノム（ドイツ語: Genom、英語: genome）という語には、現在、大きく分けて二つの解釈がある。

古典的遺伝学の立場からは、二倍体生物におけるゲノムは生殖細胞に含まれる染色体もしくは遺伝子全体を指し、このため体細胞には2組のゲノムが存在すると考える。原核生物、細胞内小器官、ウイルス等の一倍体生物においては、DNA（一部のウイルスやウイロイドではRNA）上の全遺伝情報を指す。

分子生物学の立場からは、すべての生物を一元的に扱いたいという考えに基づき、ゲノムはある生物のもつ全ての核酸上の遺伝情報としている。ただし、真核生物の場合は細胞小器官（ミトコンドリア、葉緑体など）が持つゲノムは独立に扱われる（ヒトゲノムにヒトミトコンドリアのゲノムは含まれない）。 ゲノムは、タンパク質をコードするコーディング領域と、それ以外のノンコーディング領域に大別される。

ゲノム解読当初、ノンコーディング領域はその一部が遺伝子発現調節等に関与することが知られていたが、大部分は意味をもたないものと考えられ、ジャンクDNAとも呼ばれていた。現在では遺伝子発現調節のほか、RNA遺伝子など、生体機能に必須の情報がこの領域に多く含まれることが明らかにされている。

定義

古典遺伝学では、「ある生物をその生物たらしめるのに必須な遺伝情報」として定義される。遺伝子「gene」と、染色体「chromosome」あるいはgene（遺伝子（ジーン）の）+ -ome（総体（オーム））= genome （ジーノーム）をあわせた造語であり、1920年にドイツのハンブルク大学の植物学者Hans Winklerにより造られた。

H. Winkler によるはじめの定義では「配偶子（生殖細胞）が持つ染色体セット」を意味したが、1930年に木原均によって「生物をその生物たらしめるのに必須な最小限の染色体セット」として定義し直された。木原は、コムギ染色体の倍数性の観察に基づき、このゲノム説を提唱した。どちらの定義でも、生殖細胞に含まれる全染色体（もしくはその遺伝情報）を表し、N倍体生物の体細胞にはN組のゲノムが存在すると考える。

1956年にDNAが発見されて以降は、「全染色体を構成するDNAの全塩基配列」という意味も持つ。

ゲノム分析

ゲノム分析とは、倍数体種のゲノム構成を染色体レベルで明らかにする方法である。倍数体種とその両親種を交配し、その雑種第一代の減数分裂での染色体対合を観察し、ゲノム相同の程度を計算する。主に植物において、生命維持の基本単位であるゲノムが一つの細胞に3組以上存在するという、多倍数性がみられることがある。木原によるゲノム説の元となったパンコムギにおいては、3種のゲノムが2組ずつ合わさった6倍体であることがゲノム分析により示された。

ゲノム配列解析と機能マッピング

1990年代から、ゲノムの全塩基配列を解読することを目標としたゲノムプロジェクトがさまざまな生物種を対象に実施されている（完了したのはゲノム配列決定であり、内容の解読は完了していないので、「ゲノムプロジェクト」ではなく、ゲノムシーケンシングプロジェクト、あるいはゲノム配列決定プロジェクトともいう）。全ゲノム情報の解明は網羅的解析による生命現象の理解の基盤となるものである。しかし塩基配列を読み取っただけでは生命現象の理解には不十分で、個々の塩基配列の機能や役割、発現したRNAやタンパク質の挙動などを幅広く検討していかなければならない。

そこで、現在ではゲノムを研究するゲノミクスを初めとして、オーミクス（-omics = -ome + -ics）と呼ばれる、網羅的解析を特徴とする研究分野が盛んになってきている。ゲノムDNAからの転写産物（トランスクリプト; Transcript）の総和としてトランスクリプトーム（Transcriptome）、存在するタンパク質（プロテイン; Protein）の総体としてプロテオーム（Proteome）がある。また代謝産物（Metabolite）の総和としてメタボローム（Metabolome）という概念もある。特にプロテオームを扱う分野をプロテオミクスという。これらのゲノム解読以降の研究を総称してポストゲノムと呼ぶことがある。

オーミクスでは、データを効率良く網羅的に収集し、コンピュータによって解析することが必須となる。これに対応するバイオインフォマティックスという分野の研究も盛んである。

ゲノム合成

試験管の中でオリゴヌクレオチド（小規模なDNA断片）を化学合成する技術は、1950年代から存在した。

2003年、J.C.ベンター研究所のクレイグ・ヴェンターらは、大腸菌のDNA合成機構を利用して、ウイルスのDNA断片をつなぎ合わせ完全なゲノムを合成することに成功した。

2005年、より大きい生物でもゲノムを丸ごと合成する技術が日米の研究機関で独立に開発された。慶應大学／三菱化学生命研究所の枯草菌を用いるシステムと、ベンター研究所の酵母菌を用いるシステムである

2007年、クレイグ・ヴェンターらは、酵母菌を利用してDNAの断片をつなぎ合わせて、マイコプラズマ・ジェニタリウムという細菌のゲノムを構築した。

また同年、慶應大学の板谷光泰らは、枯草菌を利用して短いDNAをつなぎ合わせて、マウスのミトコンドリアゲノムおよびイネの葉緑体ゲノムを再構築した。

2010年5月、ベンター研究所はマイコプラズマ・ミコイデスという細菌のゲノムを人工合成し、別種の細菌のマイコプラズマ・カプリコルムに移植して、移植先の細胞を制御することに成功した。合成ゲノムによって細胞の制御に成功したのは世界初である。これは、ゲノムを人工的に設計・合成し、細胞に移植して、細胞が機能することを実証したもので、合成生物学の進展につながる成果となった。細胞膜や細胞内の器官は人工合成していないため完全な「人工生命」ではないが、これらの研究がさらに進めば、合成生命の誕生に行き着くことになる。

数と大きさ

半数体ヒトゲノムは約30億塩基対からなり、体細胞は2倍体であるため約60億塩基対のDNAを核内に持っている。分裂酵母では3本の染色体DNA上に、大腸菌やミトコンドリアでは一つの環状DNA上に保持されている。ヒト免疫不全ウイルス（HIV）のようなレトロウイルスではRNAが媒体になる。

遺伝子数とゲノムサイズは必ずしも比例しない。両生類や植物のユリのゲノムサイズは大きく、昆虫やトラフグではゲノムサイズが小さい。これはイントロンや遺伝子間のジャンクDNAの長さが原因である。例としてミジンコの方がヒトよりゲノムサイズは小さいが遺伝子数は多い。また原核生物は真核生物よりゲノムに占めるコーディング領域の割合が高い傾向があり、遺伝子がゲノムにコンパクトに収まっている。

それからゲノムサイズが大きくなると大量の情報を保存できるが複製に使うエネルギーが増え生存に不利に働くため、一定のゲノムの大きさで自然選択圧が掛かる。また原核生物より真核生物の方が複雑で必要な情報量が多い傾向があり、一般に真核生物ではスプライシングによってイントロンが抜けエクソンのコーデング領域が翻訳されるため、原核生物に比較して真核生物はゲノムサイズが大きくなる傾向がある。

ゲノムサイズの例

生物種	ゲノムサイズ （bp: 塩基数）	遺伝子推定領域
ココナッツカダンカダンウイロイド アボカドサンブロッチウイロイド	246（最小のゲノムを持つウイロイド）	0
ブタサーコウイルス1	1759（最小のゲノムを持つウイルス）	?
ヒトミトコンドリア	1.7×104（細胞小器官）	13
λファージ	4.8×104（一般的なウィルス）	50
カルソネラ・ルディアイ	1.5×105（最小のゲノムを持つ真正細菌。細胞内偏性寄生）	181
ナノアルカエウム・エクウィタンス	5.0×105（最小のゲノムを持つ古細菌。共生/寄生）	536
マイコプラズマ・ゲニタリウム	5.8×105（記載種として最小のゲノムを持つ）	467
メタノテルムス・フェルウィドゥス（超好熱メタン菌）	1.2×106（古細菌。最小の自由生活性生物）	1283
パンドラウイルス・サリヌス	2.5×106（最大のゲノムを持つウィルス）	2556
ハロバクテリウム・サリナルム（高度好塩菌）	2.6×106（一般的な古細菌）	2749
大腸菌	4.6×106（一般的な真正細菌）	4149
メタノサルキナ・アケティウォランス（メタン菌）	5.7×106（最大のゲノムを持つ古細菌）	4540
出芽酵母	1.2×107	5880
クテドノバクテル・ラケミフェル（好熱性放線菌様細菌）	1.4×107	11,540
ソランギウム・ケッルロスム（粘液細菌）	1.5×107（最大のゲノムを持つ真正細菌）	10,400
シー・エレガンス（線虫）	9.7×107	約20000
シロイヌナズナ	1.3×108	約27000
ショウジョウバエ	1.8×108	約14000
キイロタマホコリカビ	3.4×108	約13000
イネ	3.9×108	約37000
ミドリフグ	3.9×108
カイコ	4.3×108
ヒアリ	4.8×108
ブラック・コットンウッド	4.8×108
トウモロコシ	2.3×109	約32000
ヒト	3.0×109	約26000
マウス	3.3×109	約29000
コムギ	1.7×1010
フリチラリア・アッシリアカ（ユリ科バイモ属の植物）	1.3×1011
プロトプテルス・エチオピクス（アフリカハイギョの一種）	1.3×1011
キヌガサソウ	1.5×1011
ポリカオス・ドゥビウム（アメーバ）	6.7×1011（最大のゲノムを持つ生物）

脚注

参考文献

• Benfey, P and Protopapas, AD（2004）. Essentials of Genomics. Prentice Hall.
• Brown, TA（2002）. Genomes 2. Bios Scientific Publishers.
• Gibson, G and Muse, SV（2004）. A Primer of Genome Science（Second Edition）. Sinauer Assoc.
• Gregory, TR（ed）（2005）. The Evolution of the Genome. Elsevier.
• Reece, RJ（2004）. Analysis of Genes and Genomes. John Wiley & Sons.
• Saccone, C and Pesole, G（2003）. Handbook of Comparative Genomics. John Wiley & Sons.
• Werner, E. In silico multicellular systems biology and minimal genomes, Drug Discov Today. 2003 Dec 15;8（24）:1121-7. PubMed

外部リンク

• UCSC Genome Browser
• Animal genome size database
• GOLD:Genomes OnLine Database
• ゲノムネット 京都大学化学研究所バイオインフォマティクスセンター
• イネゲノムプロジェクト
  • ゲノムデータベースの検索ソフトを無償公開 2006/10/30 独立行政法人 理化学研究所
  • 完全解読されたイネゲノムの遺伝子3万個を貼付けた「DNAブック(R)」完成 2005/10/19 理化学研究所
• ヒメツリガネゴケゲノムの解読 基礎生物学研究所 プレスリリース

UpToDate Contents

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• 1. ゲノム疾患：概要 genomic disorders an overview
• 2. オーダーメイド医療 personalized medicine
• 3. 遺伝学およびゲノミクスのためのツール：細胞遺伝学および分子遺伝学 tools for genetics and genomics cytogenetics and molecular genetics
• 4. 薬理ゲノム学の概要 overview of pharmacogenomics
• 5. 次世代DNAシークエンシングの原理および臨床応用 principles and clinical applications of next generation dna sequencing

Japanese Journal

• DOHaD : 次世代の健康を守る科学 (特集 知っておきたい小児の栄養)

• 久保田 健夫,望月 和樹
• 小児科臨床 = Japanese journal of pediatrics 72(4), 405-409, 2019-04
• NAID 40021843350

• 日本は臨床入りがいまだゼロ 本命の医療分野で出遅れ感 (特集 福音か災厄か 「ゲノム編集」産業の幕開け)

• 週刊ダイヤモンド = Diamond weekly 107(13), 128-130, 2019-03-30
• NAID 40021845048

• 特許めぐり開発者同士が内輪もめ "神の技術"の恐るべき錬金術 (特集 福音か災厄か 「ゲノム編集」産業の幕開け)

• 週刊ダイヤモンド = Diamond weekly 107(13), 126-127, 2019-03-30
• NAID 40021845045

Related Links

• ゲノム - Wikipedia

ゲノム（ドイツ語: Genom）という語には、現在、大きく分けて二つの解釈がある。 古典 的遺伝学の立場からは、二倍体生物におけるゲノムは生殖細胞に含まれる染色体もしくは 遺伝子全体を指し、このため体細胞には2組のゲノムが存在すると考える。 ...

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★リンクテーブル★

リンク元	「肝炎」「遺伝子」「分節性ゲノム」「RNAゲノム」
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「肝炎」

　　[★]

英

hepatitis

関

肝炎ウイルス、肝臓の病理

概念

• 肝臓に炎症を生じた状態

疫学

• B型肝炎：感染者数は約110～140万人、患者数は約7万人(慢性肝炎：約5万人、肝硬変・肝がん：約2万人)　(参考1)
• C型肝炎：感染者数は約190～230万人、患者数は約37万人(慢性肝炎：28万人、肝硬変・肝がん：約9万人)　(参考1)　　→　　肝細胞癌の80%がC型肝炎ウイルスによる

病因

• 薬物性
• アルコール性
• 細菌性
• ウイルス性
• 自己免疫性

病理

• 肝臓の病理

ウイルス

• A型肝炎：A型肝炎ウイルス：ピコルナウイルス科ヘパト属

• 形態･増殖などピコルナウイルス参考
• 他のピコルナウイルスと異なり細胞培養では､ CPEを起こさない｡
• 感染経路:主に経口､糞便にウイルスを排世
• 発熱を伴う｡慢性化しない｡
• 予防:A型肝炎ワクチン(不活化ワクチン)

• B型肝炎：B型肝炎ウイルス：ヘパドナウイルス(Hepadona)

• 逆転等酵素を有するDNAウイルス｡エンベロープあり｡
• 抗HBs抗体一中和抗体･感染防止抗体　　B型肝炎ワクチンによる予防　　3TC
• 感染経路:血液､体液､垂直感染　慢性化　約10%
• Gianotti病(extrahepatic)

• C型肝炎：C型肝炎ウイルス：約10K b､ +鎖ssRNA

• 感染経路:血液体液､
• 慢性化:50-70%
• インターフェロン療法HCV I FN昔効例全体で約30%
• 日-t V型　f FN曹効例　2a60%､ 2b45%､日本で多い1b15%)

• D型肝炎:D型肝炎ウイルス：1 . 7K bRNA

• HBVと同時に感染する｡
• Rib ozyme活性(RNAがRNAを切断)
• 慢性化

• E型肝炎：E型肝炎ウイルス：7.6K bRNA　+戟

• E nterically-transmitted､ E ndemic
• RNAウイルス
• 妊婦での死亡率高い(10-20%)他　　　(HAV　約0-1%)
• 人畜共通感染症(豚､イノシシ､鹿)

• G型肝炎　肝炎との関連は当初考えられたほど高くない
• TTV　　　1本鎖(-)DNA9歳以下8%､ 10-20代50%、30代以降70%以上感染者
• サイトメガロウイルス、アデノウイルス、EBウイルス、水痘・帯状疱疹ウイルス、単純ヘルペスウイルス、B19ウイルス など

肝炎ウイルスまとめ

肝炎ウイルス.xls

感染症		A型肝炎	B型肝炎	C型肝炎	D型肝炎	E型肝炎
ウイルス		HAV	HBV	HCV	HDV	HEV
科		ピコルナウイルス科	ヘパドナウイルス科	フラビウイルス科	未分類	ヘペウイルス科
属		ヘパトウイルス属	オルソヘパドナ属	ヘパシウイルス属	デルタウイルス属	ヘペウイルス属
ゲノム		ssRNA+	dsDNA	ssRNA+	ssRNA-	ssRNA+
エンベロープ		-	+	+	+	-
逆転写酵素		-	+	-	-	-
潜伏期	文献1	15-40days	50-180days	1-5months	21-90days	2-9weeks
	文献2	約4週	1-6ヶ月	平均6-8週	平均7週	平均5-6週
type of onset		急性	潜行性	潜行性	急性	急性
前駆症状			関節炎、皮疹	関節炎、皮疹
感染経路	経口・糞光	○	無	無	無	○
	非腸管	稀	○	○	○	無
	その他	食物、水	性的接触、周産期感染。血液、体液、垂直感染	性的接触(稀)。血液、体液	性的接触(稀)	水
後遺症	キャリアー	×	○(約10%)	○(約50-70%)	○(重複感染:2-20%)	×
	慢性肝炎	×	○	○	○	×
	肝硬変→肝細胞癌	×	2.5-3 %/年	5-7 %/年		×
劇症肝炎		0.1%	0.2　％	0.2　％		0.3-5.0%
死亡率		0.1-0.2%	0.5-2.0%(健常者)	1-2%(健常者)	2-20%	2%(一般)。20%(妊婦)
発熱		○	?	?	?	?
予防		A型肝炎ワクチン(不活化)	B型肝炎ワクチン(成分, HBs抗原)、HBIG	なし	B型肝炎ワクチン(成分, HBs抗原)	ワクチン
治療		なし	IFN ラミブジン アデフォビル エンテカビル テルビブジン	INF+リバビリン IFN(著効率：30%。2a 60%, 2b 45%, 1b 15%)	IFN？	なし
その他		CPEなし	Gianotti病		HBVと同時感染、Ribozyme活性	風土病。人獣共通感染症(豚､イノシシ､鹿)

参考

• 1. 肝炎対策の経緯と今後 ―B 型肝炎訴訟・C 型肝炎訴訟を中心に― 国立国会図書館 ISSUE BRIEF NUMBER 702(2011. 2.22.)

2011年以前までの状況がサマリーしてあってよい

http://www.ndl.go.jp/jp/data/publication/issue/pdf/0702.pdf

• 2. 肝炎総合対策の推進 - 健康局疾病対策課肝炎対策推進室

http://www.mhlw.go.jp/bunya/kenkou/kekkaku-kansenshou09/index.html

「遺伝子」

　　[★]

英

gene

同

遺伝因子 genetic factor

関

ゲノム genome

• 生物の遺伝情報を担う主要因子
• 全ての生物の情報は、DNAからなる塩基配列にコードされている

「分節性ゲノム」

　　[★]

英

segmented genome

関

ゲノム

「RNAゲノム」

　　[★]

英

RNA genome

関

ゲノム

「ゲノム不安定性」

　　[★]

英

genomic instability、genome instability

関

ゲノム安定性

「ゲノム的」

　　[★]

英

genomically

関

ゲノム