分子生物学の起源～メンデルの法則～

遺伝子はRR、Rw、wwの三通り

RR：Rw：ww ＝ １：２：１赤:白の割合は ３：１

赤い花（優性）白い花（劣性）

優性のRを含むので、すべて赤い花

（親）

（子）

（孫）

w w R R

w R w R w R w R

R

R

w

w

Rw ww

RwRR

親の形質を決めているのは何らかの物質(遺伝子)であることを予言

表現型(phenotype)

遺伝子型(genotype)

Keyword

2010. 10.04： イントロダクション

1

33年 遺伝子がＤＮＡである

1865年 メンデルの法則

53年 DNA二重らせん構造

73年 遺伝子組み換え技術

75年 DNAｼｰｸｴﾝｼﾝｸﾞ

82年 ヒト組み換えｲﾝｽﾘﾝの認可85年 ＰＣＲ法

90年 遺伝子治療法

97年 クローン技術（ドリーの誕生）98年 ヒトES細胞の樹立

03年 ヒトゲノム解読 終了

2000年

1995年

1990年

1985年

1980年

1975年

1970年

1960年

1950年

1940年

1930年

2010年

分子生物学の歴史

98年 RNAi干渉

07年 ヒトiPS細胞 の樹立10年 人工ゲノムによる細菌の創製

2

ノーベル賞からみた分子生物学（１） ノーベル賞

スウェーデンの化学者アルフレッド・ノーベルの遺言に基づき、遺産をノーベル財団が運用

１９０１年～

物理学賞

化学賞

生理学・医学賞

文学賞

平和賞

経済学賞（１９６８年～）

各賞の賞金は１千万スウェーデン・クローナ

3

2007年度のノーベル賞(医学生理学賞)

マリオ・カペッキ米ユタ大教授（７０）マーティン・エバンス英カーディフ大教授（６６）オリバー・スミシーズ米ノースカロライナ大教授（８２）

受賞理由は「胚（はい）性幹細胞（ＥＳ細胞）を使って特定の遺伝子を改変する原理の発見」

特定の遺伝子の機能を失わせた「ノックアウトマウス（ knockout mice ）」

ヒトの病気を複製した実験用マウスを作製

http://www.linguamedica.jp/mita/20030618/knockout/knockout_files/image003.gif

ES細胞

4

胚性幹細胞（ES細胞）

ヒトES細胞

分化多能性高増殖能

神経細胞

心筋細胞

肝細胞

・・・

増殖分化

再生医療への応用が期待された1998年樹立

受精卵

作製

ES細胞の問題点

（受精卵：患者由来ではない）

免疫拒絶反応

生命倫理の問題

（ヒトES細胞はヒトの生命か？）

ES細胞

5

人工多能性幹細胞(iPS細胞)

Keisuke O. et al. Nature(2007)

線維芽細胞（体細胞）

iPS細胞

遺伝子導入

ES細胞

分化多能性マーカーを発現

24種の候補遺伝子

ecat1，dppa5 ，fbxo15，nanog，eras，dnmt31，ecat8，gdf3

sox15，dppa4，dppa2，fthl17，sall4，oct4 ，sox2，rex1

utf1，tcl1，dppa3，klf4，β-catenin，c-myc，stat3，grb2

Oct4,klf4,sox2,c-myc遺伝子の導入によりiPS細胞が作製

ecat1，dppa5 ，fbxo15，nanog，eras，dnmt31，ecat8，gdf3

sox15，dppa4，dppa2，fthl17，sall4，oct4 ，sox2，rex1

utf1，tcl1，dppa3，klf4，β-catenin，c-myc，stat3，grb2

Dr. Shinya Yamanaka

6

人工多能性幹細胞(iPS細胞)

培養時間[days]

細胞数

線維芽細胞

ES細胞

iPS細胞

胚由来iPS細胞由来

Fig. キメラマウスのSSLP解析

免疫拒絶反応無し

倫理的問題が少ない患者由来

体細胞

ES細胞に対する優位性

胚盤胞

iPS細胞

キメラマウス

高増殖能 分化多能性

作製

iPS細胞7

分子生物学

DNA二重らせんの発見

制限酵素の発見

1953 1970

ヒトゲノム計画開始

1990好熱性細菌からのDNAポリメラーゼの単離

遺伝子工学の基礎研究

1980

ヒトゲノム完全解読

20031996

クローン羊ドリー誕生

分子生物学と生命工学

生命工学

DNAの組み換え技術の開発

PCR法の確立 高分子のイオン化法の確立

1975 1986 1988

DNAシークエンサーの発展 質量分析計の発展

DNAチップの開発

19911972

シークエンス解読手法の確立

8

http://www.sanger.ac.uk/Teams/Team17/gfx/mass-spec_600.gif より

DNA二重らせん 制限酵素発見

1953 1970

分子生物学

生物を用いた物質生産時代の到来

遺伝子組み換え技術の確立

（ヒト組み換えインシュリン等）

分子生物学と生命工学（１）

DNA二重らせん

制限酵素の発見

生命工学

1972DNAの組み換え技術の開発

9

http://www.vu-wien.ac.at/i123/pictures/PCR-Schema1.gif

PCR法：遺伝子増幅技術

任意の遺伝子断片を230倍に増幅可能

PCRの開発

分子生物学と生命工学（２） 分子生物学

生命工学

1986

PCR法の確立

遺伝子工学の基礎研究

1980耐熱DNAポリメラーゼの単離

好熱性細菌からDNAポリメラーゼの単離

高温でも失活しないDNAポリメラーゼの獲得

DNAポリメラーゼ

http://www.shiyaku-

daiichi.jp/support/apps/finn_n

eb/img/p11middle.jpg

10

http://www.oitda.or.jp/main/hw/hw0121-j.html

Optoelectronic Industry and Technology Development Association HPより

走査型レーザ蛍光検出器

平板ゲル方式

1986年

1993年

自動DNAシークエンサの開発

処理能力：12,000塩基対/日

キャピラリー方式（シースフロー）の採用

処理能力：500,000塩基対/日以上自動DNAシークエンサシステムの提唱

1982年

処理能力：1000塩基対/年

1977年

シークエンス解読手法の確立

1975

ヒトゲノム計画開始

1990

ヒトゲノム完全解読

2003

分子生物学と生命工学（３）

DNAシークエンスの高速化

分子生物学

生命工学

2007年 処理能力：3,840,000塩基対/日

2007年処理能力：6,500,000塩基対/H

新規DNAシークエンス技術

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真核生物より単純である

生育が早く、培養が容易である

大腸菌：20分間に１回細胞分裂 1019/20時間

原核生物と真核生物の細胞の比較：東京薬科大学山岸氏のページhttp://www.ls.toyaku.ac.jp/~lcb-7/yamagishi/eukaryotes.html

大腸菌ゲノム長６メガ塩基対 = 600万塩基対

ヒトゲノム長３ギガ塩基対 = 30億塩基対

分子生物学の基礎：なぜ原核生物か？

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分子生物学で用いられているモデル生物

生物の遺伝的な操作や研究が可能なこと

研究者の数が多い

1. www1.plala.or.jp/yossie/ikimono/ik03.htm

2. coffeeblackandcigarettes.wordpress.com/2007/04/

3. www.hyakka-saen.com/birukoubo/birukoubo.htm

4. www.ucl.ac.uk/~ucbtdag/C339Talk2.html

5. flickr.com/photos/max_westby/54275159/

6. http://www.astrosurf.com/luxorion/Bio/souris.jpg

1.バクテリオファージ

2.大腸菌

3.出芽酵母

4.線虫5. ショウジョウバエ

6. マウス

モデル生物の選択生命現象の基本原理→ファージ、大腸菌真核細胞のモデル→酵母発生や行動→線虫、ショウジョウバエヒトの生理や病気→マウス（哺乳動物）

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