【BI技術者認定試験対策】ゲノムの格納技術!「ヒストンとクロマチン」を攻略
人間の細胞1個の中には、長さ約2メートルにも及ぶDNAが収められています。この膨大なデータを直径わずか数マイクロメートルの核内にコンパクトに折りたたむ、生命の見事な収納テクニックを学びましょう。
1. 問題:DNAの折りたたみ構造
【 問題 】 真核生物の細胞核内において、長いDNAが巻き付いている土台となるタンパク質( A )と、その全体が折りたたまれて形成される複合体の構造( B )の組み合わせとして正しいものはどれでしょうか?
① A:ケラチン、B:染色体
② A:ヒストン、B:クロマチン(染色質)
③ A:クロマチン(染色質)、B:ヒストン
④ A:アクチン、B:リボソーム
2. 正解:核内構造に関する正解
正解: ② A:ヒストン、B:クロマチン(染色質)
3. 解説:ボビンに糸を巻き付けるように
マイナスの電荷を持つDNAは、プラスの電荷を持つ「ヒストン」というタンパク質に引き寄せられ、糸巻き(ボビン)のように巻き付きます。
★ ヌクレオソーム:DNAがヒストン(8量体)に約1.65周巻き付いた、構造の最小単位です。「糸に通したビーズ」のように見えます。
★ クロマチン(染色質):ヌクレオソームがさらに規則正しく折れ畳まれ、繊維状にまとまった構造全体のことを指します。
★ 染色体:細胞分裂のときに、クロマチンがさらに高度に凝縮して、顕微鏡で見える太い棒状になったものです。
1. 試験のポイント: 「巻き付く相手のタンパク質 = ヒストン」、「それによってできる構造の全体像 = クロマチン」という主従関係をしっかり整理しましょう。選択肢③のように、名前が逆転した引っかけ問題が作られやすいポイントです。
2. バイオインフォの視点: DNAがヒストンにきつく巻き付いている部分は、外から酵素がアクセスできないため「遺伝子のスイッチがオフ」になります。逆に、巻き付きが緩んでいる部分は「オン」になります。バイオインフォマティクスでは、ATAC-SeqやChIP-Seqといったデータを利用して、ゲノムのどこが緩んでいて(オープンクロマチン領域)、どの遺伝子が活発に働いているかをエピゲノム解析によって突き止めます。
4. まとめ
「DNAはヒストンに巻き付き、クロマチンという構造を作る」。ただ押し込めるだけでなく、必要な時に必要な遺伝子データだけをスムーズに取り出せるように設計された、驚異的なストレージシステムですね!