2006年08月14日

日本人の長寿解明！手がかりはミトコンドリアＤＮＡ？

科学大好き！アイラブサイエンス！このブログでは、最新科学の？をなるべくわかりやすくコメントします。

先日、認知症やアルツハイマー病に効く食品についてこのブログで紹介しましたが、何だったでしょうか？

え〜もう忘れてしまった？しょうがないなあ、という私もすっかり忘れてしまいました。もしや認知症では？と思いブログを読み返しました。

そうでした。ホヤや日本茶でしたね。たしかプラズマローゲンやカテキンという物質が活性酸素を抑え、脳細胞を長生きさせてくれるという話だったと思います。

今日はＤＮＡから日本人の長寿に関係のある遺伝子の型がわかったという話題です。この遺伝子が脳細胞を長生きさせてくれるのだそうです。

しかもミトコンドリアのＤＮＡが！ミトコンドリアにＤＮＡ？ＤＮＡは核じゃないの？

さて、またまた疑問が出てきました。今日はこの謎に迫りたいと思います。

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長寿解明手がかり、ミトコンドリアＤＮＡの個人差特定
（2006年8月11日16時20分読売新聞）

ウシのミトコンドリア　２μｍ

ミトコンドリアとは何か？

細胞内に存在するカプセル状の小器官。細胞が活動するためのエネルギーを供給するために、糖や脂肪などをアデノシン三リン酸(ATP)というエネルギー源にかえる働きをしている。

そこで、ミトコンドリアは細胞の「発電所」といわれる。ミトコンドリアが糖からATPをつくる過程で、酸化還元反応が頻繁におこなわれるため、この働きは細胞レベルの呼吸とよばれる。

ミトコンドリアは真核細胞(核が膜の中にある細胞)に存在する。細胞の中にふくまれるミトコンドリアの数は、その細胞の働きによってことなる。たとえば、筋肉細胞のように、とくにエネルギーが大量に必要な細胞は、ほかの細胞よりも多くのミトコンドリアをふくんでいる。

ミトコンドリアは酸素を必要とする好気性菌とひじょうによく似ていることから、真核細胞に好気性菌が感染して共生するうちに誕生したと、科学者たちは考えている。

ミトコンドリアＤＮＡとは何か？

ミトコンドリアは細胞核にあるＤＮＡとは違う、独自のＤＮＡを持っていることが分かりました。ミトコンドリアがＤＮＡを持っていることは、１９６３年スウェーデンのストックホルム大学の生物学者マーギット・ナス氏が発見しました。

なぜミトコンドリアにＤＮＡがあるか？

ミトコンドリアＤＮＡは、大昔に好気性細菌が、他の細胞に入り込んで共生するようになったため、独自のＤＮＡを持っていると考えられています。

ミトコンドリアのＤＮＡは本来のＤＮＡと混乱しないよう、「ｍｔＤＮＡ」と書きます。ミトコンドリアには核のようなものはなく、数千ものｍｔＤＮＡがミトコンドリア内に存在することが分かっています。

ミトコンドリアＤＮＡと核ＤＮＡの違いは何？

�@．核ＤＮＡに比べて塩基置換が多い。

ＤＮＡは細胞は増える時に、コピーをして増えます。このコピーですが、時々間違ってコピーされることがあります。この間違いを塩基置換（えんきちかん）といいます。また、コピー時だけでなく、何らかの刺激などで、ＤＮＡの配列が変わってしまうこともあります。

塩基置換は致命的なときもありますが、なにも影響がなかったり、少し影響したりする場合があります。塩基置換は生物が環境に適応するのに、とても大切なことです。もし遺伝子が完璧にコピーばかりされていたら、環境が変化した時、その生物はそれに適応できずに絶滅してしまいます。

ｍｔＤＮＡの塩基置換は通常のＤＮＡと比べると５〜１０倍早いとされています。人とチンパンジーのＤＮＡを見てみましょう。チンパンジーは人と同じ祖先から進化したといわれています。ＤＮＡを比べてみると１％しか違わないということが分かります。一方、ミトコンドリアＤＮＡを比較するとその違いは９％とＤＮＡと比べると多いことが分かります。

�A．ｍｔＤＮＡは母親のものだけが遺伝で伝わる。

ｍｔＤＮＡは母親のものだけが子供に伝わることが分かっています。父親のｍｔＤＮＡは卵と精子が受精した後、排除されることが確認されています。みなさんの体の中のｍｔＤＮＡはすべておかあさんと同じｍｔＤＮＡなのです。なぜおとうさんのｍｔＤＮＡが伝わらないかというと、精子のミトコンドリアは運動をする尾の部分だけにあり、受精のとき尾は切り離されてしまうからです。

�B．ｍｔＤＮＡの方がはるかに多い。

ミトコンドリアDNAの数の多さである。一個の細胞に核のＤＮＡは一つなのにミトコンドリアは数百個含まれており、ミトコンドリア一個にミトコンドリアDNAが五、六個あるため、細胞当たりでは一〇〇〇個以上も存在することになる。そのため、組織から大量に収集することができ、分析しやすくなっている。

今回、ミトコンドリアＤＮＡで何がわかったの？

人のミトコンドリアＤＮＡの１万３９８番目の塩基がＧ型（グアニン）だとＡ型（アデニン）に比べ、ミトコンドリア内のカルシウムイオン濃度が低いことを突き止めた。

アルツハイマー病や、パーキンソン病ともに脳の神経細胞が正常に働かなくなる病気であるが、Ａ型（アデニン）のタイプの人に多いことがあることがわかっていた。

日本人はＧ型が７割と多く、欧米人では３割しかない。特に日本人の１００歳以上の高齢者の８割はＧ型だった。ミトコンドリアＤＮＡのG型の人が、長寿に関係がありそうなことがわかった。

アルツハイマー病、パーキンソン病とは何か？

アルツハイマーとは？

脳細胞が死滅する病気。

アルツハイマー病の人の脳を解剖すると、脳が全体にちぢんでいる。とくに認識に関する部分の縮みがひどく、神経細胞がもつれあって神経原線維変化をしめしている。また、アミロイドといわれる色素タンパクが、脳にしみついて(老人斑)いるのが大きな特徴である。アセチルコリンという刺激をつたえる化学物質が減少したり、その受容体の数が少なくなっているという報告もある。

パーキンソン病とは？

筋肉の動きが徐々に低下していく病気で、ふるえ、筋肉のこわばりがみられるのが特徴。35歳以降に発病することが多い。

大脳の基底核（脳の中心にある脳梁、海馬など古くからある部分）には神経細胞と神経線維がたくさんあつまっており、運動や体のバランスをコントロールしている。

この部位の病変によって発病するのが、パーキンソン病である。とくに中脳にある黒質という細胞は、神経から神経へ情報をつたえる化学物質のドーパミンをつくっているが、パーキンソン病患者ではこの働きに変化がおこる。そのためドーパミンがつくられなくなって、神経間の情報伝達がうまくおこなわれなくなる。

カルシウムイオンのはたらきは？

★種々の生理作用を営んでいるのは、イオン化カルシウムです。
「神経筋作用」
「細胞膜機能」
「外分泌および内分泌作用」
★腸管からの吸収、腎での排泄・吸収、骨での吸収・形成の３つの経路でCa代謝が調節されている。
PTHと活性型ビタミンＤが協動的に作用しているので、一方が欠乏しても低Ca血症などのCa代謝異常を引き起こす。一方、いずれかのホルモンの過剰で高Ca血症が引き起こされる
★血中のカルシウム濃度が高くなりすぎると心臓の動きが止まり（心停止）、また、濃度が低くなりすぎると呼吸が止まる（呼吸停止）。
★神経細胞の働きは正確なＣa2+濃度に依存しています。
★多くの酵素はＣa2+を補助因子として必要です。
★血液が凝固するにはＣa2+が必要です。
★骨と血液の間の恒常性を調節する上で重要なホルモンが上皮小体から分泌されるＰＴＨ（parathyroid hormone上皮小体ホルモン）です。