HMGセミナー 第6章: DNAの増幅 (後半)

担当: 田高

参加者: 17名

教科書: ヒトの分子遺伝学

節の概要:

<6.3節> 遺伝子発現を目的とした細胞を用いたクローニング手法に関して述べられている

<6.4節> in vitroにおけるクローニング手法であるポリメラーゼ連鎖反応(PCR)やPCRを用いた応用技術に関して述べられている

議論点:

教科書では昆虫細胞でバキュロウイルスを用いた遺伝子の一過性発現系に関して述べられており、これを用いて生産されたタンパク質はほ乳類細胞で発現されたタンパク質と同様であると見なしうると記されている。しかし、本当に昆虫細胞での発現をほ乳類細胞での発現と見なしてもよいのか？

• 昆虫とヒト
• 構造が違う
• 昆虫細胞でヒト型のタンパク質は生産できる。
• 酵母とヒトの糖鎖（修飾）には違いがある。
• 修飾の違いは問題になり得るのでは？
• 細菌はタンパク質は生産するが修飾はしない
• 修飾が関係なければOK?
• 実験室的な試行の順番
• 細菌→酵母→昆虫
• 細菌→バキュロウイルス
• 昆虫+バキュロウイルスは使いやすい
• 昆虫には骨が無い
• 骨の周りor骨に関係するタンパク質では影響があるのでは?
• 培養細胞を使って行うためある程度はOKだが100%ではない可能性がある

結論: 議論点に対する結論を出すのは難しい。

その他の議論点:

・PCRで増幅可能なサイズの上限は5kbほどであると述べられているがそれはなぜか。

・クローニングを行う際に大腸菌がよく利用されるがそれはなぜか。

・PCRは30~40サイクルで終了するが、その理由として阻害物質が蓄積するということが挙げられている。それはなぜか。

・ほ乳類細胞に導入された遺伝子は細胞の染色体DNAへ組み込むことが可能であるがその組み込まれる効率は低いと述べられている。それはなぜか。

・昆虫細胞でバキュロウイルスを用いた一過性発現のデメリットにはどのようなものがあるか。

・PCRで用いられるDNAポリメラーゼは高温でも活性を持っている。どのような仕組みになっているのか。

・PCRを自動化できないか。

・現在、組み替えがうまくいっているかどうかを調べるためには抗生物質を使う方法が用いられるが、抗生物質を使わない確認方法は無いのか。

・翻訳後修飾が無くてタンパク質が不安定になるのは真核生物の特徴なのか。それとも原核生物の特徴なのか。

・昆虫細胞の法が組み替えたタンパク質を導入しやすいが、それはなぜか。

・細菌はどのくらいの高温でも生きることができるのか。

・PCRのサイクル数は標的配列やプライマーなどによって変わるのか。

・昆虫を用いた一過性発現系に関して述べられていたが、持続性発現系は存在するのか。

・クローニングには細胞系を使うものとPCRの様に細胞を使わないものがあるがそれらの折衷案のようなものはあるのか。

HMGセミナー 第5章：発生の仕組み（後半）

担当：齊藤俊幸
参加者：１３名
教科書：ヒトの分子遺伝学

節の概要：

＜5.5節＞受精から原腸陥入までのヒトの発生について述べられている

＜5.6節＞原腸陥入後の神経系の初期発生について述べられている

＜5.7節＞ほ乳類における生殖細胞と性決定について述べられている

＜5.8節＞生物種間での発生過程の保存性について述べられている

議論点：

「胎盤を形成するときに、親子間で遺伝子が異なるという問題をどう解決しているのか」

ー胎盤の形成は一部は胎児由来で、一部は母体由来で作られる。

　しかし、親子間ではゲノムが異なるため、免疫が働きそうだと想像する。

　ー母体と作用するので、免疫系のチェックを受けないことは不可能である。

　　ー母親にも子供の遺伝子が混じる

　ーゲノムの半分が同じことがきいている？

　　ー代理母出産も可能である

　　　ー代理母出産と通常の出産にはどのような違いがあるのか

　ー親子間での免疫のやり取りは？

　　ー親と子の間でT細胞を通さないバリアーは存在する

　　ー親から子へ免疫系を渡している（卵に免疫系は内）

　ー免疫系を緩和している？

　　ーヒトに対してのみ緩和？

　　ー全体的に緩和？

　ー母体と異なる生物種の子供を産ませる実験

　　ーヒトにネアンデルタール人の子供

　　ー象にマンモスの子供

　　ーマグロにサバの子供

　ー遺伝子の違いをそれほど気にしないようなシステムにしている？

その他の議論点：

<発生について>

・ほ乳類の初期胚細胞のうち、成体細胞になるのがその一部のみである理由

・卵の大きさは何によって決まるのか

・ほ乳類が回転卵割を行なう理由

・一卵性双生児のでき方による胎児の違いはあるのか

・ほ乳類とモデル生物の初期発生の違いによるメリット、デメリット

・受精時に性が決定するのに、胚が両能性を持つ理由

・原腸陥入はなぜ短期間で起きるのか

・着床の時に胚の向きは制御されているのか？

<神経の分化について>

・環境による分化と細胞系譜による分化の切り替えはどうなっているのか

・ニューロンの分化の過程でどの程度個人差があるのか

<進化的に保存されている反応経路について>

・経路は保存されているが、役割が生物種で異なる経路はどのようなものか

まとめ：

母体と胎児のゲノムの違いをどう解決するかという問題に対して

様々な意見がだされ、そのなかで母親と異なる種の子供を生むような実験が

なされているという話がありました。

母体においてゲノムの違いの判別を緩めるようなシステムがありそうだと

想像しますが、それがどのようなシステムであるのか気になります。

HMGセミナー 第5章：発生の仕組み（前半）

担当：寺嶋友美
参加者：１３名
教科書：ヒトの分子遺伝学

節の概要：

＜5.1節＞発生についての概略とモデル生物について述べられている

＜5.2節＞発生過程での細胞の存在部位や細胞系譜による分化について述べられている

＜5.3節＞発生におけるパターン形成について、体軸やモルフォゲン（濃度により異なる作用を示すシグナル分子）、ホメオスティック遺伝子（個々の細胞の位置によりどのように振る舞うか決定する遺伝子）等が述べられている

＜5.4節＞発生における形態形成の過程について述べられている

議論点：

「アポトーシスで不要な細胞を取り除くのではなく、必要な細胞だけ作ることはできないのか」

ー作ってから削るのはエネルギーの無駄

　ー手の場合：最初から手を作るよりはヒレの方が簡単そう

　　ーヒレは進化で無くなったりはしないのだろうか

　ー必要な部分と不必要な部分を作ってから分ける方がやりやすそう

　ーアポトーシスではなく細胞が動くのではどうか

　　ー例：神経の細胞とか

　　ー一般的には難しい

ー口は２つの唇を作ってからつなぐ

　ー複雑な物ほど後から削るタイプになる？

ー手のひらから指を生やすよりヒレに切り込みを入れる方が楽

　ーそのような進化の例：魚のヒレ、虫の体節

　ー指を生やす事はできない？

　　ー多指症は？

　　　ー切り込みがいっぱいあるせい

　ーバランスが取りやすい

ー体の外だと濃度勾配で制御できない

　　ーヒレに切り込みならモルフォゲンで制御できるが、生やす方向だと別の要因で決める必要がある

ーニワトリの羽と足はどっちでもよさそうな仕組みになってる

「進化の過程で体軸を決めるシステムはどのようにして変化しているのか」

ーどの時点で左右ができたのか

　ー体軸は２つで十分、最悪１つでもいい

　　ー大腸菌は鞭毛の多い少ないがあるから２つ

　　ーアメーバなんかは１つ？

　ー３軸がどのようにして出来たか

　　ー重力と自転

　　　ー完全に左右対称だとバランスがとれない

　　　ーニワトリは卵を暖めるときに回転させてるから重力だけで決定しているわけではない

　　ー虫は生みっぱなし

　　　ー卵が丸じゃないのもいる

　　ー物理的な物だから軸が完全になくなる事はない

その他の議論点：

＜モデル生物＞

・線虫のことがこんなに分かっているのはなぜなのか

＜細胞の分化＞

・存在部位ではなく細胞系譜により分化が決まる仕組みが少ないのはなぜか

・存在部位で決まる場合、位置の情報以外の情報はいらないのか

・全能性を持つ細胞は分化する時にシグナルを受け取る受容体を持っているのか

＜左右の非相称性＞

・左右はなぜ非総称なのか

・図5.4において正常な配置の人が多い理由

・左右非相称で増えても問題がない臓器とそうでない臓器の違い

・転写因子が活性化する際の左右の偏りはなぜ生じる？

＜ホメオスティック遺伝子＞

・ホメオスティック遺伝子の発現パターンの重複はどの程度許されているのか

＜形態形成＞

・単細胞生物のような簡単なケースで形態形成が起こる事はあるのか

まとめ：

発生の過程である細胞の分化、パターン形成、形態形成についての話題が多く集まりました。この節を通して、発生の各過程についての知識が深まったと思います。

HMGセミナー 第4章：細胞と細胞間情報伝達（後半）

担当：齊藤
参加者12人
教科書:ヒトの分子遺伝学

節の概要:
<4.4節>細胞増殖,細胞老化,プログラム細胞死
<4.5節>幹細胞と分化
<4.6節>免疫系細胞：多様性を介した機能

議論点：
アナフィラキシーショックを防ぐ方法はないか？
ー自分を防御するための機構で死ぬのはなぜか？

　ー特殊なIgEが反応する

ー抗原に触れないのが一番

ー花粉症のように減感作ができないか

ー死に至る抗原の特徴はないか？

ー二度かかると死ぬ病気も存在する

ー全身性の反応であることが普通のアレルギー反応との違い

　ー血流にのって全身にわたる

ーアレルギー反応はなぜおこるのか

　ーイネ科や杉はアレルギーを起こしやすい？

　ー短期間に多量にとるとおきる？

　　ースギ花粉に曝露し続けると未来には花粉症がなくなる？

　ー衛生状況がよすぎる

　ー免疫系の感度が高すぎる

　　ー個体が死んで種の存続に有利になることがあるのでは

　　　ー生物が小さい頃は生存に有利に働いていたのでは

その他の議論点
ー免疫系細胞が遺伝子へのコードではなく、組み換え等で多様性をうむ理由

ープログラム細胞死に人が手を加えることはできないのか

ーB細胞受容体とTCRにはほぼ無限の多様性があるが、それでも病気になるのはなぜか

ー単細胞生物がアポトーシスをおこすメリットはあるか

ー線虫の細胞は何もなければ死んでしまい、互いにシグナル交換をすることで生き残るが、シグナルを受け取ることによって細胞死が起きる機構でないのはなぜか？

ーヒトでは毎秒10万個の細胞死が起きているが、他の生物と比較してどうなのか

ー脳を再生医療で作ることは可能か

ー獲得免疫系は遭遇した非自己分子を記憶するが、なぜヒトは一生のうちに同じ病気にかかるのか

ーアポトーシスを行なううえでの制御はどうなっているのか

ー免疫細胞が所見の物質に対処できるのはなぜか

ー発生初期の細胞は自分の状態をどのように把握するのか

まとめ
免疫系の話から、アレルギーに関する議論が多くされました。

自分を守るための機構で死んでしまうというのは、とても不思議に思います。

HMGセミナー 第4章：細胞と細胞間情報伝達（前半）

担当：南谷
参加者12人
教科書:ヒトの分子遺伝学

節の概要:
<4.1節>細胞の構造と多様性について
<4.2節>細胞接着と組織形成について
<4.3節>細胞のシグナル伝達の原理について

議論点：
＞C値と生物の複雑さは関係がないとすると、生物の複雑さはどのように定義するのか？
＞ゲノムの大きさは何を意味するのか？
ー　どうしても生物の複雑さをヒトは形の大きさで判断してしまう。
ー　アメーバ ＞＞ 人間なのは例外なのではないか？
ー　C値が多くても意味のある遺伝子が多いわけではない。複製されたものが多数ある場合　　もある
ー　一般的に、細胞・組織・臓器の種類で決まるのではないか。
ー　飛行機と冷蔵庫で考えた場合、みな飛行機の方が複雑だと思っている。そして実際部　　品の数（C値）で言えば、飛行機の方が圧倒的におおい。
ー　レゴブロックを例で考えると、限られた種類の部品（遺伝子）で大きいものを作れ　　　る。つまり構造はシンプルだが、使用する部品数（C値）はその場合多くなる。

その他の議論点
ー単細胞生物はなぜ核を持たないのか？
ーニューロンの大規模処理
ーニューロンの種類の影響
ー生活環のほとんどの期間は単細胞生物であるが多細胞生物になる時期もある。そのメリットは？
ー最初の細胞の直径の子孫は生きた状態で見つかるのか？
ー細胞が組織を形成するときに、それぞれの細胞はどうやって、位置を決めているのか？
ー細胞マトリックスの大きさ
ーミトコンドリアないでの合成されるタンパク質は何か？
ー細胞の種類が分かれるのは、遺伝的かそれともほかの細胞との兼ね合いによるものなのか？
ー細胞内に比べて細胞外マトリックスにはどのような難点があるのか？

まとめ
生物の複雑さの定義について、身近なものを例にしたりして議論しました。