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SCIENTIFIC AMERICAN August 2014

A New Kind of Inheritance

遺伝するエピジェネティック変異

By Michael K. Skinner M. K. スキナー
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When my kids were born, about 30 years ago, I knew they had inherited about half their DNA from me. At the time, the transfer of DNA from sperm or egg to an embryo was thought to be the only way that heritable information could flow from parents to children, at least in humans and other mammals.  30年ほど前に我が子が生まれたとき,私はそのDNAの約半分が自分から遺伝したことを知っていた。当時は,精子や卵子のDNAが胚に引き継がれることが,少なくとも哺乳動物では,親から子へ遺伝情報が伝わる唯一の経路だと考えられていた。
Of course, I understood that DNA is not destiny. Yes, many characteristics of a child may be written into his or her DNA and specifically into protein-coding genes—the sequences of DNA code that dictate the shapes and functions of proteins, the workhorses of the cell. But nurture matters, too. Many of the contingencies of life—what we eat, what pollutants are in our environment, how often we are stressed—affect how the genes operate. Social and environmental influences are often invoked, for instance, to explain why identical twins can end up with different diseases despite having highly similar complements of genes.  もちろん,DNAがすべてではないことは私も理解していた。確かに子供の多くの特徴はDNA,特にタンパク質をコードしている遺伝子(タンパク質の形状と機能をコードしたDNA配列)に書き込まれている。だが,育ちも重要だ。何を食べ,環境中のどんな汚染物質にさらされ,どれほどストレスを受けたかといった人生の出来事の多くも,遺伝子の働きに影響する。社会や環境の影響は,一卵性双生児がほぼ同じ遺伝子セットを持っているのに違う病気にかかる理由を説明する際によく引き合いに出される。
But we did not know back then that our biological bequest to our children includes more than just our DNA sequences—that, indeed, not just our kids but our grandchildren and great-grandchildren might inherit what is known as epigenetic information. Like DNA, epigenetic information resides in our chromosomes (which house our genes) and regulates cellular functions. But it is distinct from the DNA sequence and responds to the environment. It can take various forms, including small molecules that attach chemically to the DNA and to proteins in chromosomes.  だが当時の私たちは,子供への生物学的遺産がDNA配列だけではないことを知らなかった。実際には「エピジェネティック」な情報と呼ばれるものが子供だけでなく孫やひ孫にまで遺伝する可能性があるのだ。
 エピジェネティックな情報はDNAと同様,染色体(遺伝子が入っている構造体)に存在し,細胞の機能を制御している。だがDNA配列とは別物で,環境に反応する。その形態は様々で,DNAや染色体のタンパク質に結合した小さな化学分子などだ。
Research at my laboratory and others, mainly on rats and mice, has found that certain pollutants—including agricultural chemicals, jet fuel and even some common plastics—can induce epigenetic modifications that cause disease and reproductive problems, all without changing the sequence of the animals’ DNA. More startlingly, when such epimutations occur in the cells that give rise to eggs and sperm, they can apparently become fixed in place and then transmitted—along with any resulting health risks—to later generations.  私たちや他のグループの主にラットやマウスを使った研究から,ある種の汚染物質(農薬やジェット燃料,一般的なプラスチックの一部など)がエピジェネティックな変化をもたらし,DNA配列を変えることなく病気や生殖異常を引き起こす場合があることがわかった。さらに衝撃的なことに,こうした「エピジェネティック変異(エピ変異)」が精子や卵子のもととなる細胞に生じると変異が定着し,健康リスクを伴って後代に遺伝しうるようだ。
The science in this area is evolving rapidly, and long-term studies in people now hint that epimutations may pass from generation to generation in humans as well. Given the many aspects of biology that we share with other mammals, it seems reasonable to expect that such epigenetic transgenerational inheritance does occur in people. If so, the implications for public health could be profound. Some part of the increases in obesity, diabetes and other fast-rising diseases among baby boomers and more recent generations might have originated with their parents’ and grandparents’ exposure to pollutants such as DDT and dioxin.  この分野の研究は急速に進んでおり,現在ではエピ変異がヒトでも世代を超えて受け継がれる可能性があることが人間での長期的研究から示唆されている。私たち人間は他の哺乳動物と生物学的に多くの面が共通しているのだから,人間でもそうした変異が世代を超えて遺伝して不思議はない。とすると,エピ変異の遺伝は人々の健康問題に重要な意味を持つ。肥満や糖尿病など,ベビーブーマー以降の世代で急増している疾患は,彼らの両親や祖父母がDDTやダイオキシンなどの化学物質にさらされたことが一因になっているのかもしれない。