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染色体を構成するDNAの基礎知識と5つの重要ポイントを紹介

母子「お母さんと顔がそっくりだね。」「お父さんと似て運動神経抜群だね。」など、周りから指摘されて親から「DNA」が受け継がれたことを実感する瞬間は誰にでもあるはずです。

日常会話でもときどき使われている「DNA」は「染色体」に深く関わる分子であり、親から子への遺伝情報を伝達する大きな役割があります。

この記事では、「染色体」と深く関わる「DNA」の基礎知識をご紹介した上で、人間の体にまつわる5つの重要ポイントを詳しくご紹介していきます。

「DNA」が遺伝情報を伝えるためにどのような働きをするのかを分かりやすく解説していきますので、「染色体」との関係や親と子の遺伝について理解を深めていただければ幸いです。

染色体を構成するDNAの基礎知識

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妊娠中の方は、妊娠10週目以降に「NIPT」などの出生前診断を受けられるようになります。

出生前診断が受検可能な期間が近づくにつれて「染色体」などの専門用語を耳にする機会が増えてきますが、皆さんが想像している以上に人体にとってとても重要な役割があるのです。

まずは、知っておきたい「DNA」の基礎知識について触れていきます。

染色体・DNAの関係性

「DNA」を知るためにはまず、私たちの体が何でできているのかを理解する必要があります。

人間の体は、約60兆個ある細胞で心臓・骨・筋肉・皮膚などのさまざまな器官がつくられています。どの細胞も元々はひとつの受精卵の変化によって誕生しています。

父親の精子と母親の卵子が受精することで受精卵が生まれ、そして細胞分裂を何度も繰り返すことで神経細胞・心筋細胞・皮膚細胞といった多様な器官をつくりあげる細胞の姿となるのです。

DNAは細胞核内に存在する

器官をつくりあげる細胞の中心には「核」が存在し、その核は膜で包まれています。全ての細胞核の中に棒状ものがあり「染色体」と呼ばれています。

人間の体を構成する体細胞は、そのひとつひとつに合計46本23対の染色体があります。その染色体を構成しているのが「DNA(デオキシリボ核酸)」なのです。

「DNA」は、鎖状の二重螺旋になっており、「ヒストン」というタンパク質の一種に巻き付いた構造で染色体の中に規則正しく折り込まれています。

DNAは親の遺伝情報を伝達する

人それぞれ違う特徴や個性といった多様性が生み出されるのは、約60兆個の細胞全てに必ず存在する「染色体」にある「DNA」が、各器官をつくり細胞に遺伝情報を伝えるという重要な役割を担っているからです。

「DNA」の一部には遺伝情報が記録されており、「遺伝子」はその領域のことを指します。

実際に遺伝の機能を持つ「DNA」は全体の僅か3%程度ですが、多彩な染色体の組み合わせによって他人とは異なる特徴や個性が生み出されるのです。

DNAの長さと数

二重の螺旋状で染色体の中に折り込まれている「DNA」の長さをイメージしたことはありますか?

1細胞あたりの「DNA」の長さは以下の計算式で導くことができます。

「30億塩基対/10.5塩基対」×「3.4ナノメートル」 ×「2」=「2メートル」

なんと「DNA」は1細胞あたり「2メートル」もの長さになるのです。

人間にある細胞は約60兆個ですから、「DNA」を全て繋げた場合の長さは「1,200億km」にも及び、太陽系を約4周できるというとんでもない長さになるのです。

「DNA」の合計数は父親、母親に由来するものがそれぞれ32億の塩基対で備わっています。「塩基」という言葉は「DNA」を語る上でとても重要になるため、詳細は後述します。

染色体に関わるDNAの5つの重要ポイント

染色体

人間の器官を構成するのは細胞であり、そして細胞核の中に存在するのが「染色体」と「DNA」です。

先述の「DNA」の基礎知識では大きな枠で見た働きについてご説明しましたが、ここからは、「DNA」の働きを更に深く知ることができる5つの重要ポイントを解説していきます。

4種類の塩基成分と転写

「DNA」は父親由来、母親由来でそれぞれ32億の「塩基対」が備わっていることについて触れましたが、「塩基」はDNAを構成する主要な成分を指します。

「DNA」は化学物質のヌクレオチドが連なって構成された分子で、そのヌクレオチドはリン酸と塩基が糖に結合した構造になっています。

「塩基成分」は以下の4種類で構成されています。

  1. アデニン(A)
  2. チミン(T)
  3. グアニン(G)
  4. シトシン(C)

この4種類の成分の中でも、AはTと水素結合しやすい、GはCと水素結合しやすいという特徴を持っており、「A:T」「G:C」という風に対になって二重の螺旋構造がつくられているのです。

転写について

「染色体」の中にある「DNA」は、タンパク質が持つ遺伝情報の部分だけ二重螺旋がほどかれた状態になり、ほどけた部分の遺伝情報は「メッセンジャーRNAmRNA)」という物質に移されます。この一連の流れを「転写」と呼びます。

「転写」は「遺伝子」が持つ遺伝情報を細胞に届けるための最初の準備段階であり、「mRNA」が持っている情報を基にしてタンパク質がつくられています。

タンパク質がつくられる流れを簡単に説明すると「DNA」➝「mRNA」➝「タンパク質」となります。

細胞に遺伝情報を伝達する流れのプロセスである「転写」は、生命にとって普遍的な反応であり、「分子生物学のセントラルドグマ」という名称がつけられています。

DNAはタンパク質の設計図

「A」「T」「C」「G」という4種類の成分は、並び順によって異なる遺伝情報を記憶しています。

3つの連続した成分配列を読み取ることでアミノ酸をつくることができ、順番につくられたアミノ酸が連なることで、人間のエネルギーの源になるタンパク質が誕生します。

「DNA」は「どのような部位に対して」「どのようなタンパク質を」「どのようなタイミングで形成するか」といったさまざまな命令をコントロールする役割があり、タンパク質の設計図とも呼ばれています。

ミトコンドリアDNA

「DNA」は「染色体」に深く関わるタンパク質の設計図であるとご紹介しましたが、染色体以外の場所にも存在することを覚えておきましょう。

細胞内小器官のひとつに「ミトコンドリア」という小さな構造物があります。そこに存在する「DNA」を「ミトコンドリアDNA」と呼びます。

呼吸代謝やエネルギーの生成などの役割を担っている部分で、他の器官とは異なり特殊な器官とされています。

「ミトコンドリアDNA」は、自身の増殖に関わるタンパク質のコードをつくるという働きがあり、分裂をすると複製倍加するため、一つの細胞に数十から数万の独自の「環状DNA」を持っています。

また、卵子が受精をした際に卵子由来の「ミトコンドリア」が胎児の一部になる特徴から、一般的に母親由来のみの「DNA」とされています。

遺伝子・ゲノムについて

遺伝子は親から子へ伝達される遺伝に関する情報を持ったDNAの領域を示すものですが、一緒に覚えておきたいのが「ゲノム」という言葉です。

「DNA」は、「A」「T」「C」「G」の塩基成分の組み合わせで遺伝情報が記憶されており、塩基成分が並んだセットが「ゲノム」となります。

どの人間もほとんど同じ「ヒトゲノム」の構成になっていますが、僅か0.1%程度の違いがあります。この0.1%に含まれる塩基配列の違いによって、「顔の特徴が異なる」「身体能力が異なる」「性格が異なる」などの人間の多様性が生まれるのです。

まとめ

染色体を構成するDNAの基礎知識と5つの重要ポイントをご紹介しました。

「DNA」は人間の体に必要不可欠なタンパク質を合成する役割を担っており、タンパク質の設計図やレシピと称されることもあります。

親から子に伝達される大事な遺伝情報を持っており、細胞核内の「染色体」の中に「DNA」が存在しています。

妊娠をされた方は「我が子に染色体異常があったどうしよう…」と心配になるものですが、妊娠初期に受けられる「NIPT」で染色体疾患の有無を高精度で検査することもできます。

東京の「ミネルバクリニック」では、妊娠9週目から年齢制限なしで「NIPT」を受けていただくことができます。

臨床遺伝専門医による遺伝カウンセリング体制が整っており、染色体・DNA・遺伝子などに関する些細なご質問にも丁寧にお答えして出産に対する不安を和らげることができます。

また、世界で唯一の第2、第3世代のNIPTを実施しているクリニックであり、通常のNIPTよりもさらに高い精度でトリソミーを検査することも可能となっています。

国内有数の「NIPT」環境が整っている遺伝子専門のクリニックなので、気になった方はミネルバクリニックまでお気軽にご相談ください。

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