遺伝学 · 4.2
遺伝における性の役割
Role of sex in inheritance
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🧠 「性が遺伝に関わる仕方」は6つの現象——性染色体 gonosome 性染色体(gonosome) gonosome(性染色体) 連鎖・性影響性・性限定性・細胞質性遺伝cytoplasmic inheritance細胞質性遺伝(cytoplasmic inheritance)cytoplasmic inheritance(細胞質性遺伝)・母性maternal 母性(maternal)maternal(母性) 効果・ゲノムインプリンティングgenomic imprinting ゲノムインプリンティング(genomic imprinting)genomic imprinting(ゲノムインプリンティング) ——として整理できる、と読む。 純粋な「X染色体上の遺伝子座」から、常染色体上にありながらホルモン環境で発現が偏る形質、さらには核ではなく細胞質(ミトコンドリア)に由来する遺伝まで、「性」が遺伝形式に関与する経路は1つではない。
性染色体の起源と役割
ヒトのX・Y染色体は真獣類 eutherian mammal 真獣類(eutherian mammal) eutherian mammal(真獣類) で約2〜3億年前に生じた。古いY染色体では非機能的DNADNA(deoxyribonucleic acid)の大規模 genome mutation 大規模(genome mutation) genome mutation(大規模) 欠失が進み、物理的サイズが縮小してきた——かつてXと共有していた600以上の遺伝子のうち、Yが今も機能を保つのはごく一部。
| 染色体 | 役割 |
|---|---|
| X染色体 | 両性に必須の遺伝情報を含み、少なくとも1コピーが必要 |
| Y染色体 | 通常はSRYを介して精巣決定を開始し、精子形成遺伝子に加えて広く発現する用量感受性調節遺伝子 regulator gene 調節遺伝子(regulator gene) regulator gene(調節遺伝子) も保持する1 |
Y染色体は進化過程で祖先遺伝子の大半を失ったが、残存遺伝子は単なる残骸ではなく、用量感受性の高い調節因子が非ランダムに保存されている。1
💡 アメロゲニン遺伝子AMELX/AMELY アメロゲニン遺伝子(AMELX/AMELY)AMELX/AMELY(アメロゲニン遺伝子) は「法医学forensic medicine 法医学(forensic medicine)forensic medicine(法医学) 的性判定」の実用例。 X染色体(Xp22.1-22.3)とY染色体(Yp11.2)にそれぞれ単一コピーで存在する同一遺伝子——AMELYはY染色体の非組換え領域にあり通常の選択圧 selective pressure 選択圧(selective pressure) selective pressure(選択圧) から隔離されているため集団間でアレルの変異性が高い。この特性がAMELX/AMELYを性判定の分子マーカー molecular marker 分子マーカー(molecular marker) molecular marker(分子マーカー) として利用可能にする。
Y染色体の構造
| 領域 | 内容 |
|---|---|
| 偽常染色体領域pseudoautosomal region (PAR) 偽常染色体領域(pseudoautosomal region (PAR))pseudoautosomal region (PAR)(偽常染色体領域) (PAR1・PAR2) | Y染色体の両端、全体の5%、63個の偽常染色体遺伝子を含みX染色体と交差する |
| MSY(Y染色体特異的男性決定領域、male-specific Y) | 交差組換えに関与しない——変異・構造再構成を正常配列に置き換える機構をもたない |
Y連鎖遺伝
- 男性から男性へのみ伝達(母から子への伝達なし)。
- 罹患男性の父親も罹患(新規変異new mutation 新規変異(new mutation)new mutation(新規変異) を除く)。
- 罹患男性の全ての息子が罹患——垂直パターンvertical pedigree 垂直パターン(vertical pedigree)vertical pedigree(垂直パターン) の家系図 pedigree家系図(pedigree) pedigree(家系図)を示す。
- 例:SRY遺伝子。
⚠️ 無精子症azoospermia 無精子症(azoospermia)azoospermia(無精子症) はY連鎖だが「遺伝しない」——不妊が伝達を断ち切る。 Yq上の4領域(AZFa・AZFb・AZFc・DAZ)の変異は男性不妊 male infertility 男性不妊(male infertility) male infertility(男性不妊) に関連するが、罹患者自身が生殖できないため常に新規変異 new mutation新規変異(new mutation) new mutation(新規変異)として生じ、世代を超えて伝わることはない——「Y連鎖=遺伝する」という前提が崩れる例外。
X染色体の特殊性
①男性における半接合性hemizygosity半接合性(hemizygosity)hemizygosity(半接合性)——X連鎖遺伝子は男性では1コピーしかない、②女性における広範なX不活性化 X-inactivationX不活性化(X-inactivation) X-inactivation(X不活性化)(03-2-epigenetics参照)、③Y染色体と比較して遺伝子に富む。
X連鎖遺伝の分類
| 型 | 代表疾患 |
|---|---|
| X連鎖劣性X-linked recessiveX連鎖劣性(X-linked recessive)X-linked recessive(X連鎖劣性) | 血友病A・B、デュシェンヌ型筋ジストロフィーDuchenne muscular dystrophy (DMD)デュシェンヌ型筋ジストロフィー(Duchenne muscular dystrophy (DMD))Duchenne muscular dystrophy (DMD)(デュシェンヌ型筋ジストロフィー)、OTC欠損症、アンドロゲン不応症androgen insensitivity syndrome, AISアンドロゲン不応症(androgen insensitivity syndrome, AIS)androgen insensitivity syndrome, AIS(アンドロゲン不応症)、G6PDG6PD(glucose-6-phosphate dehydrogenase)欠損症(ファビズムfavismファビズム(favism)favism(ファビズム))、無汗性外胚葉形成不全症hypohidrotic (anhidrotic) ectodermal dysplasia無汗性外胚葉形成不全症(hypohidrotic (anhidrotic) ectodermal dysplasia)hypohidrotic (anhidrotic) ectodermal dysplasia(無汗性外胚葉形成不全症) |
| X連鎖優性 | 家族性低リン血症familial hypophosphatemia家族性低リン血症(familial hypophosphatemia)familial hypophosphatemia(家族性低リン血症)、脆弱X症候群fragile X syndrome脆弱X症候群(fragile X syndrome)fragile X syndrome(脆弱X症候群)、レット症候群Rett syndromeレット症候群(Rett syndrome)Rett syndrome(レット症候群) |
X連鎖劣性遺伝の症例
血友病A・B
| 血友病A | 血友病B(クリスマス病Christmas diseaseクリスマス病(Christmas disease)Christmas disease(クリスマス病)) | |
|---|---|---|
| 頻度 | 全症例の約80% | 全症例の約20%、世界で男性1/20,000 |
| 欠損因子 | 第VIII因子(Xq28) | 第IX因子factor IX 第IX因子(factor IX)factor IX(第IX因子) (Xq26) |
| 主な変異機序 | 重症例の約40%で、F8イントロン22内と遺伝子外の高相同性反復配列 repetitive sequence 反復配列(repetitive sequence) repetitive sequence(反復配列) 間の組換えによる逆位inversion逆位(inversion)inversion(逆位)(03-1-genetic-variations参照)2 | 約2%が欠失、Alu配列の挿入 |
⚠️ 血友病Aのイントロン22逆位 inversion 逆位(inversion) inversion(逆位) は主に男性生殖系列で生じるが、男性減数分裂に限定されない。 F8イントロン22内と遺伝子外の高相同性反復配列 repetitive sequence 反復配列(repetitive sequence) repetitive sequence(反復配列) 間の染色体内組換えが逆位 inversion 逆位(inversion) inversion(逆位) を起こし、多くは男性生殖細胞由来 germ cell origin 生殖細胞由来(germ cell origin) germ cell origin(生殖細胞由来) と考えられる。一方、女性の体細胞モザイク somatic mosaicism 体細胞モザイク(somatic mosaicism) somatic mosaicism(体細胞モザイク) として生じた例もあり、「父親の減数分裂でしか起こらない」「女性では起こらない」という絶対表現は不正確である。2(02-2-chromosomal-aberrationsの転座・逆位inversion 逆位(inversion)inversion(逆位) 機序も参照)。
💡 「クリスマス病Christmas diseaseクリスマス病(Christmas disease)Christmas disease(クリスマス病)」という名は病気の季節性ではなく、最初の患者の姓に由来する。 血友病Bの別名Christmas diseaseは、1952年に報告された最初の患者、5歳のStephen Christmas少年の姓にちなむ。ロマノフ王朝の血友病は、F9遺伝子上流の置換による早期終止コドン premature stop codon 早期終止コドン(premature stop codon) premature stop codon(早期終止コドン) が原因と2007年に確認された——アレクセイ皇太子は半接合体 hemizygote 半接合体(hemizygote) hemizygote(半接合体) として発症、共に埋葬された姉は保因者(ヘテロ接合体heterozygoteヘテロ接合体(heterozygote)heterozygote(ヘテロ接合体))だった。
症状: 関節内出血hemarthrosis 関節内出血(hemarthrosis)hemarthrosis(関節内出血) を含む自発性 spontaneous 自発性(spontaneous) spontaneous(自発性) の内出血(関節・消化管)・外出血。組換え第VIII因子製剤治療を受けた135,000人の患者のうち約30%が抗第VIII因子抗体を産生する。
デュシェンヌ型・ベッカー型筋ジストロフィー
| デュシェンヌ型Duchenne type (DMD)デュシェンヌ型(Duchenne type (DMD))Duchenne type (DMD)(デュシェンヌ型) | ベッカー型Becker typeベッカー型(Becker type)Becker type(ベッカー型) | |
|---|---|---|
| 有病率prevalence有病率(prevalence)prevalence(有病率) | 1:3,500 | 1:20,000 |
| 発症年齢 | 3〜5歳 | 7歳超 |
| 歩行不能non-ambulatory 歩行不能(non-ambulatory)non-ambulatory(歩行不能) となる年齢 | 約9〜13歳 | 約16〜18歳 |
| 平均余命life expectancy平均余命(life expectancy)life expectancy(平均余命) | 約15〜20年 | 約40年 |
| 変異型mutant変異型(mutant)mutant(変異型) | フレームシフト変異frameshift mutationフレームシフト変異(frameshift mutation)frameshift mutation(フレームシフト変異)(03-1-genetic-variations参照) | インフレーム変異in-frame mutationインフレーム変異(in-frame mutation)in-frame mutation(インフレーム変異) |
ジストロフィン遺伝子dystrophin geneジストロフィン遺伝子(dystrophin gene)dystrophin gene(ジストロフィン遺伝子)は既知最大の遺伝子(2.4Mb)で、細胞骨格F-アクチン(サルコメアsarcomere サルコメア(sarcomere)sarcomere(サルコメア) アクチンではない)と相互作用する。フレームシフトframeshift フレームシフト(frameshift)frameshift(フレームシフト) かインフレームかという違いが、DMDとBMDの重症度差を説明する(04-1-monogenic-inheritance参照)。
⭐ 「エクソンスキッピングexon skippingエクソンスキッピング(exon skipping)exon skipping(エクソンスキッピング)」はDMDの読み枠 reading frame 読み枠(reading frame) reading frame(読み枠) を人為的に修復する治療戦略。 エクソン50の変異が読み枠 reading frame 読み枠(reading frame) reading frame(読み枠) を破壊しジストロフィン dystrophin ジストロフィン(dystrophin) dystrophin(ジストロフィン) 合成を妨げる場合、変異部位周辺に結合する実験的薬剤で読み枠 reading frame 読み枠(reading frame) reading frame(読み枠) を回復させ部分的なタンパク産生を可能にする——mdxマウスでの生体内 in vivo 生体内(in vivo) in vivo(生体内) 遺伝子編集 gene editing 遺伝子編集(gene editing) gene editing(遺伝子編集) や、CRISPR/Cas9によるDmd遺伝子エクソン23の標的除去も試みられている。
OTC欠損症と遺伝子治療の悲劇
オルニチントランスカルバミラーゼornithine transcarbamylase (OTC) オルニチントランスカルバミラーゼ(ornithine transcarbamylase (OTC))ornithine transcarbamylase (OTC)(オルニチントランスカルバミラーゼ) 欠損——尿素サイクル異常症urea cycle disorder尿素サイクル異常症(urea cycle disorder)urea cycle disorder(尿素サイクル異常症)のうち唯一のX連鎖型で、最も頻度が高い。食事性タンパクから遊離した窒素が尿中に排出できず、窒素がアンモニアとなり脳障害・昏睡を招く(高アンモニア血症hyperammonemia高アンモニア血症(hyperammonemia)hyperammonemia(高アンモニア血症))。
⚠️ Jesse Gelsingerは「遺伝子治療の最初の犠牲者」(1999年)——遺伝子治療は今も基本的に個別化された選択肢であり続けている。 モザイシズムmosaicism モザイシズム(mosaicism)mosaicism(モザイシズム) のため軽症だったGelsingerは遺伝子治療を受け、4日後に圧倒的な免疫応答により死亡した。肝細胞を標的とした遺伝子搭載ウイルスは意図した肝細胞に加え免疫系細胞にも侵入してしまった——遺伝子治療の安全性を根本から見直させた歴史的症例。
アンドロゲン不応症
XR疾患、アンドロゲン受容体androgen receptor アンドロゲン受容体(androgen receptor)androgen receptor(アンドロゲン受容体) 変異——全例が46,XY核型をもつが、テストステロンのシグナルを受け取れず生殖構造が男性として発達しない。46,XXの保因者はほぼ無症状。約30%が新規(孤発性sporadic孤発性(sporadic)sporadic(孤発性))変異。アンドロゲンの男性化作用はアンドロゲン自体ではなく受容体に結合したアンドロゲンによってもたらされる。
G6PD欠損症
最も頻度の高いヒト酵素症 enzymopathy 酵素症(enzymopathy) enzymopathy(酵素症) の1つ(160種類を超える点変異が原因)——酸化ストレス oxidative stress 酸化ストレス(oxidative stress) oxidative stress(酸化ストレス) 関連疾患(溶血性貧血・新生児のビリルビン誘発性神経障害)の重症度に寄与する。誘因:ソラマメ fava beanソラマメ(fava bean) fava bean(ソラマメ)、抗マラリア薬antimalarial drug抗マラリア薬(antimalarial drug)antimalarial drug(抗マラリア薬)、ナフタレン(防虫剤)、アスピリン、サルファ薬sulfa drugs (sulfonamides)サルファ薬(sulfa drugs (sulfonamides))sulfa drugs (sulfonamides)(サルファ薬)、ヘナ。
⭐ G6PD欠損症は「条件付き変異」——誘因を避ければ表現型は現れない。 ソラマメfava bean ソラマメ(fava bean)fava bean(ソラマメ) 中の2つの生化学物質への曝露がヘモグロビン分子を変性させヘインツ小体を形成、赤血球を変形させ溶血を起こす——誘因物質を回避すれば発症しないという点が、通常の遺伝性疾患と異なる。マラリアに対するヘテロ接合体優位性 heterozygote advantage ヘテロ接合体優位性(heterozygote advantage) heterozygote advantage(ヘテロ接合体優位性) をもつ(08-2-evolution-genetics参照)。
X連鎖優性遺伝の症例
家族性低リン血症
ビタミンD抵抗性くる病とも呼ばれる。遺伝子座:Xp22.1-22.2、PHEX(リン酸調節性 regulated 調節性(regulated) regulated(調節性) 中性エンドペプチダーゼ neutral endopeptidase中性エンドペプチダーゼ(neutral endopeptidase) neutral endopeptidase(中性エンドペプチダーゼ))遺伝子。血清リンserum phosphate 血清リン(serum phosphate)serum phosphate(血清リン) 濃度低下、骨格変化(成長遅延growth retardation成長遅延(growth retardation)growth retardation(成長遅延)・長管骨long bone 長管骨(long bone)long bone(長管骨) の彎曲 curvature彎曲(curvature) curvature(彎曲))。
脆弱X症候群
特徴的な行動所見(常同運動stereotyped movements常同運動(stereotyped movements)stereotyped movements(常同運動)・視線回避・手を噛む行動)。FMR1遺伝子のCGG3塩基反復が原因——正常集団でのCGG反復 CGG repeat CGG反復(CGG repeat) CGG repeat(CGG反復) 数の最頻値は27回(範囲12〜43回)。
⭐ 反復数が200を超える完全変異では、通常「エピジェネティックepigenetic エピジェネティック(epigenetic)epigenetic(エピジェネティック) な沈黙」が起こる。 CGGトリプレット反復 triplet repeat トリプレット反復(triplet repeat) triplet repeat(トリプレット反復) の完全変異は、多くの場合CpG領域の高メチル化 hypermethylation 高メチル化(hypermethylation) hypermethylation(高メチル化) とFMR1遺伝子の転写サイレンシングを伴う(03-2-epigenetics参照)。ただしメチル化の時期・程度には組織内外の不均一性 heterogeneity 不均一性(heterogeneity) heterogeneity(不均一性) があり、200回超が常に一様な完全沈黙を意味するわけではない。3
保因女性carrier female 保因女性(carrier female)carrier female(保因女性) の子は男女ともFMR1アレルを受け継ぐ確率50%——母由来で伝達される前変異 premutation 前変異(premutation) premutation(前変異) は完全変異へ拡大しうる。これは一般的な「世代ごとに発症年齢が早まり重症化する」という表現促進 anticipation 表現促進(anticipation) anticipation(表現促進) より、前変異premutation 前変異(premutation)premutation(前変異) から完全変異への母系拡大として記述する方が正確である。3
レット症候群
進行性神経発達疾患で、X連鎖性かつ女性に多いが、男性が必ず致死となるわけではなく男性症例も報告されている(03-2-epigeneticsでも詳述)。4 特徴的な手もみ動作を示し、MECP2遺伝子変異により正常発達期の後に認知・精神運動機能 motor 運動機能(motor) motor(運動機能) が失われる。症状発現時期・重症度は変異部位、核型、モザイク性などにより幅がある。
性影響性・性限定性形質
⭐ 「性連鎖」「性影響性」「性限定性」は似て非なる3つのカテゴリー——遺伝子の所在地が違う。 X/Y連鎖形質は性染色体 gonosome 性染色体(gonosome) gonosome(性染色体) 上の遺伝子が原因。性影響性・性限定性形質sex-limited trait 性限定性形質(sex-limited trait)sex-limited trait(性限定性形質) はいずれも常染色体上の遺伝子が原因で、性そのものが浸透率 penetrance浸透率(penetrance) penetrance(浸透率)・発現を修飾するにすぎない。
| 分類 | 遺伝子の所在 | 発現の性質 | 例 |
|---|---|---|---|
| 性連鎖形質sex-linked性連鎖形質(sex-linked)sex-linked(性連鎖形質) | 性染色体gonosome性染色体(gonosome)gonosome(性染色体) | — | 血友病等(上記) |
| 性影響性形質sex-influenced trait性影響性形質(sex-influenced trait)sex-influenced trait(性影響性形質) | 常染色体 | 片方の性でより高い浸透率 penetrance浸透率(penetrance) penetrance(浸透率) | 男性型脱毛症alopecia脱毛症(alopecia)alopecia(脱毛症)(男性で優性的、女性で劣性的に振る舞う) |
| 性限定性形質sex-limited trait性限定性形質(sex-limited trait)sex-limited trait(性限定性形質) | 常染色体 | 特定のホルモン環境下でのみ発現、片方の性でのみ表現される | 二次性徴secondary sex characteristics 二次性徴(secondary sex characteristics)secondary sex characteristics(二次性徴) (乳房・髭)、性早熟precocious puberty 性早熟(precocious puberty)precocious puberty(性早熟) 症 |
男性型脱毛症androgenetic alopecia (male pattern baldness) 男性型脱毛症(androgenetic alopecia (male pattern baldness))androgenetic alopecia (male pattern baldness)(男性型脱毛症) : 性限定性・加齢関連の複合形質。高濃度のアンドロゲン(DHTDHT(dihydrotestosterone)含む)が毛包を萎縮させ毛周期 hair cycle 毛周期(hair cycle) hair cycle(毛周期) を短縮する——アンドロゲン受容体 androgen receptor アンドロゲン受容体(androgen receptor) androgen receptor(アンドロゲン受容体) (AR)遺伝子の変異により感受性が個人差 individual variation 個人差(individual variation) individual variation(個人差) を生む。
症例:性早熟症とLHR変異
P対立遺伝子は男性でのみ発現する性限定性形質 sex-limited trait 性限定性形質(sex-limited trait) sex-limited trait(性限定性形質) ——早期思春期(8〜10歳)、高テストステロン血症、GnRHGnRH(gonadotropin-releasing hormone)非依存性(末梢性)思春期早発症precocious puberty思春期早発症(precocious puberty)precocious puberty(思春期早発症)。黄体形成ホルモン受容体luteinizing hormone receptor (LHCGR) 黄体形成ホルモン受容体(luteinizing hormone receptor (LHCGR))luteinizing hormone receptor (LHCGR)(黄体形成ホルモン受容体) の変異型 mutant変異型(mutant) mutant(変異型)はLHLH(luteinizing hormone)刺激なしにテストステロンを産生できる(構成的活性化constitutive activation構成的活性化(constitutive activation)constitutive activation(構成的活性化))——胎児期 fetal period胎児期(fetal period) fetal period(胎児期)・思春期前の精巣ライディッヒ細胞 Leydig cell 精巣ライディッヒ細胞(Leydig cell) Leydig cell(精巣ライディッヒ細胞) を刺激し、ホルモン非存在下でも自律的なテストステロン産生と早期の思春期発来をもたらす。常染色体優性だが性限定性——女性では発症しない。
細胞質性遺伝
ミトコンドリアゲノムmitochondrial genome ミトコンドリアゲノム(mitochondrial genome)mitochondrial genome(ミトコンドリアゲノム) 変異は主に神経・筋細胞に影響(高エネルギー消費 energy expenditure エネルギー消費(energy expenditure) energy expenditure(エネルギー消費) 臓器のため)。核ゲノムnuclear genome 核ゲノム(nuclear genome)nuclear genome(核ゲノム) と異なり、ミトコンドリアゲノムmitochondrial genome ミトコンドリアゲノム(mitochondrial genome)mitochondrial genome(ミトコンドリアゲノム) は細胞質内に数千コピー存在し、2つのrRNA・22のtRNA遺伝子・13のポリペプチド遺伝子をコードする。ミトコンドリアDNAmitochondrial DNA ミトコンドリアDNA(mitochondrial DNA)mitochondrial DNA(ミトコンドリアDNA) にも修復経路 The HR repair pathway 修復経路(The HR repair pathway) The HR repair pathway(修復経路) は存在するため、「DNA修復機構をもたない」とする説明は不正確である。酸化的損傷の蓄積と修復不全は神経変性 neurodegeneration 神経変性(neurodegeneration) neurodegeneration(神経変性) や加齢関連疾患に関与しうる。5(01-1-introduction-to-human-geneticsも参照)。
| 用語 | 定義 |
|---|---|
| ホモプラスミーhomoplasmyホモプラスミー(homoplasmy)homoplasmy(ホモプラスミー) | 細胞内の全mtDNAコピーが同一(変異が全コピーに及ぶ、または全く及ばない) |
| ヘテロプラスミーheteroplasmyヘテロプラスミー(heteroplasmy)heteroplasmy(ヘテロプラスミー) | 変異型mutant変異型(mutant)mutant(変異型)・野生型mtDNAが同一細胞内に混在——約3世代以内に生じたmtDNA変異は通常ヘテロプラスミック |
⚠️ ミトコンドリア病mitochondrial disease ミトコンドリア病(mitochondrial disease)mitochondrial disease(ミトコンドリア病) の発症には「閾値」がある——変異mtDNAの割合が80%を超えるまで症状が出ないことが多い。 病原性変異があっても、細胞は高い割合の変異型 mutant 変異型(mutant) mutant(変異型) mtDNAを許容でき、生化学的閾値(典型的には80%超)を超えて初めて呼吸鎖 respiratory chain 呼吸鎖(respiratory chain) respiratory chain(呼吸鎖) の機能障害が検出される——大半のmtDNA変異は事実上「半数不全haploinsufficiency 半数不全(haploinsufficiency)haploinsufficiency(半数不全) 的」あるいは「劣性的」に振る舞うことを示唆する。mtDNA系統は概してクローン性とみなされる。
ミトコンドリア病mitochondrial disease ミトコンドリア病(mitochondrial disease)mitochondrial disease(ミトコンドリア病) の治療可能性: 受精前の卵子 ovum 卵子(ovum) ovum(卵子) 修復、受精後の胚修復——「3人の生物学的親をもつ子」(ミトコンドリア置換療法mitochondrial replacement therapyミトコンドリア置換療法(mitochondrial replacement therapy)mitochondrial replacement therapy(ミトコンドリア置換療法))という技術が2017年に報告された。
遺伝的母性効果
母親の遺伝子型が子の表現型を決定する現象——通常は卵細胞質内の物質(母親由来 parent-of-origin 親由来(parent-of-origin) parent-of-origin(親由来) のmRNA・タンパク質)が初期卵割 cleavage 卵割(cleavage) cleavage(卵割) 時の細胞質分裂 cytokinesis 細胞質分裂(cytokinesis) cytokinesis(細胞質分裂) 様式を左右することによる。母親の核遺伝子型が産物(mRNA・タンパク質)を決定し、それが有糸分裂紡錘体 mitotic spindle 紡錘体(mitotic spindle) mitotic spindle(紡錘体) の向き・卵割cleavage 卵割(cleavage)cleavage(卵割) 面を決定する。
💡 母性接合体転移maternal-zygotic transition, MZT 母性接合体転移(maternal-zygotic transition, MZT)maternal-zygotic transition, MZT(母性接合体転移) は「胚が自分の遺伝子を使い始める瞬間」。 母親由来 parent-of-origin 親由来(parent-of-origin) parent-of-origin(親由来) のRNARNA(ribonucleic acid)が卵に蓄積され初期発生を駆動するが、胞胚期・原腸胚期にかけて分解される。胚自身のゲノムはMZTまで転写的に不活性——それ以降、接合体自身の遺伝子が転写され始める。母性maternal 母性(maternal)maternal(母性) 効果は「自分の遺伝子型」ではなく「母親の遺伝子型」で説明される表現型という特殊なケース。
ゲノムインプリンティング——復習
伝達する親の性別により遺伝子発現が影響される現象(03-2-epigeneticsで詳述)。プラダー・ウィリー症候群Prader-Willi syndrome プラダー・ウィリー症候群(Prader-Willi syndrome)Prader-Willi syndrome(プラダー・ウィリー症候群) (母性maternal 母性(maternal)maternal(母性) UPD 28%、父性paternal 父性(paternal)paternal(父性) 15q11-13欠失70%、誤ったインプリンティング<2%)とアンジェルマン症候群 Angelman syndrome アンジェルマン症候群(Angelman syndrome) Angelman syndrome(アンジェルマン症候群) (父性paternal 父性(paternal)paternal(父性) UPD 4%、母性maternal 母性(maternal)maternal(母性) 15q11-13欠失70%、誤ったインプリンティング8%、UBE3A変異8%)は、同一領域の父性 paternal父性(paternal) paternal(父性)・母性欠失maternal deletion 母性欠失(maternal deletion)maternal deletion(母性欠失) が対照的な疾患を生む代表例。
6つの「性が関わる遺伝現象」まとめ表
| 現象 | 表現型を決めるもの |
|---|---|
| 性連鎖形質sex-linked性連鎖形質(sex-linked)sex-linked(性連鎖形質) | 性染色体gonosome 性染色体(gonosome)gonosome(性染色体) 上の遺伝子 |
| 性影響性形質sex-influenced trait性影響性形質(sex-influenced trait)sex-influenced trait(性影響性形質) | 常染色体上の遺伝子(片方の性でより高浸透率 penetrance浸透率(penetrance) penetrance(浸透率)) |
| 性限定性形質sex-limited trait性限定性形質(sex-limited trait)sex-limited trait(性限定性形質) | 常染色体上の遺伝子(特定性のみで発現) |
| 細胞質性遺伝cytoplasmic inheritance細胞質性遺伝(cytoplasmic inheritance)cytoplasmic inheritance(細胞質性遺伝) | 通常片親のみから伝わる細胞質遺伝子(ミトコンドリア) |
| 遺伝的母性効果genetic maternal effect遺伝的母性効果(genetic maternal effect)genetic maternal effect(遺伝的母性効果) | 母親の核遺伝子型 |
| ゲノムインプリンティングgenomic imprintingゲノムインプリンティング(genomic imprinting)genomic imprinting(ゲノムインプリンティング) | 伝達する親の性 |
まとめ
- X・Y染色体は約2〜3億年前の共通祖先常染色体対から分岐し、Yは非機能領域の欠失で縮小してきた。X連鎖遺伝子約1,500個に対しY連鎖遺伝子はごく少数——AMELX/AMELYは法医学 forensic medicine 法医学(forensic medicine) forensic medicine(法医学) 的性判定に利用される。
- Y連鎖遺伝は男性から男性へのみ伝わる垂直パターン vertical pedigree 垂直パターン(vertical pedigree) vertical pedigree(垂直パターン) を示すが、無精子症azoospermia 無精子症(azoospermia)azoospermia(無精子症) は罹患者が生殖できないため常に新規変異 new mutation 新規変異(new mutation) new mutation(新規変異) にとどまる。X連鎖劣性X-linked recessive X連鎖劣性(X-linked recessive)X-linked recessive(X連鎖劣性) (血友病A/B・DMD/BMD・OTC欠損症・AIS・G6PD欠損症)とX連鎖優性(家族性低リン血症familial hypophosphatemia家族性低リン血症(familial hypophosphatemia)familial hypophosphatemia(家族性低リン血症)・脆弱X症候群fragile X syndrome脆弱X症候群(fragile X syndrome)fragile X syndrome(脆弱X症候群)・レット症候群Rett syndromeレット症候群(Rett syndrome)Rett syndrome(レット症候群))はそれぞれ特徴的な分子機序 molecular mechanism 分子機序(molecular mechanism) molecular mechanism(分子機序) をもつ。
- 血友病Aのイントロン22逆位 inversion 逆位(inversion) inversion(逆位) は高相同性反復配列 repetitive sequence 反復配列(repetitive sequence) repetitive sequence(反復配列) 間の組換えで生じ、主に男性生殖系列由来だが男性減数分裂に限定されない。DMD/BMDはフレームシフト frameshiftフレームシフト(frameshift) frameshift(フレームシフト)/インフレーム変異in-frame mutation インフレーム変異(in-frame mutation)in-frame mutation(インフレーム変異) の違いが重症度を分ける。脆弱X症候群fragile X syndrome 脆弱X症候群(fragile X syndrome)fragile X syndrome(脆弱X症候群) は母由来の前変異 premutation 前変異(premutation) premutation(前変異) が完全変異へ拡大し、通常は高メチル化 hypermethylation 高メチル化(hypermethylation) hypermethylation(高メチル化) と転写抑制を伴う。
- 性影響性・性限定性形質sex-limited trait 性限定性形質(sex-limited trait)sex-limited trait(性限定性形質) は常染色体遺伝子がホルモン環境により発現を修飾される点で、真の性連鎖とは区別される(男性型脱毛症androgenetic alopecia (male pattern baldness)男性型脱毛症(androgenetic alopecia (male pattern baldness))androgenetic alopecia (male pattern baldness)(男性型脱毛症)、性早熟precocious puberty 性早熟(precocious puberty)precocious puberty(性早熟) 症のLHR変異が好例)。
- 細胞質性(ミトコンドリア)遺伝はホモ/ヘテロプラスミーheteroplasmy ヘテロプラスミー(heteroplasmy)heteroplasmy(ヘテロプラスミー) と閾値効果 threshold effect 閾値効果(threshold effect) threshold effect(閾値効果) という核遺伝とは異なる原理をもち、遺伝的母性効果genetic maternal effect 遺伝的母性効果(genetic maternal effect)genetic maternal effect(遺伝的母性効果) (母親の核遺伝子型が卵細胞質を介して子の表現型を決める)・ゲノムインプリンティングgenomic imprinting ゲノムインプリンティング(genomic imprinting)genomic imprinting(ゲノムインプリンティング) (伝達親の性による発現差)とあわせ、「性が遺伝形式に関わる経路」は合計6種に整理できる。
出典
- 1.Mammalian Y chromosomes retain widely expressed dosage-sensitive regulators(Nature・2014)哺乳類Y染色体には精巣決定・精子形成遺伝子だけでなく、広く発現する用量感受性調節遺伝子が非ランダムに保存されている閲覧 2026-08-24
- 2.De novo factor VIII gene intron 22 inversion in a female carrier presents as a somatic mosaicism(Blood・2000)F8イントロン22逆位は相同反復配列間の染色体内組換えにより生じ、多くは男性生殖細胞由来だが女性の体細胞モザイク例もあり男性減数分裂に限定されない閲覧 2026-08-24
- 3.Reevaluation of FMR1 Hypermethylation Timing in Fragile X Syndrome(Frontiers in Molecular Neuroscience・2018)母由来のFMR1前変異が200回超の完全変異へ拡大し、高メチル化とFMR1サイレンシングを来しうるが、その時期と程度には不均一性がある閲覧 2026-08-24
- 4.Brief report: systematic review of Rett syndrome in males(Journal of Autism and Developmental Disorders・2015)レット症候群は女性に限定されず、系統的レビューで男性症例も報告されている閲覧 2026-08-24
- 5.DNA repair deficiency in neurodegeneration(Progress in Neurobiology・2011)核DNAとミトコンドリアDNAの双方に修復経路があり、その修復不全と損傷蓄積が神経変性や加齢関連疾患に関与しうる閲覧 2026-08-24