ポリコーム群タンパク質

ポリコーム群タンパク質（PcG）とは

ポリコーム群タンパク質（Polycomb-group proteins、PcG）は、遺伝子発現のエピジェネティックな調節に関わる一群のタンパク質です。このタンパク質群は、主にショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）で初めて発見され、現在では他の多くの生物でも重要な役割を果たしていることが知られています。特に、これらのタンパク質は、発生過程において遺伝子のサイレンシング、すなわち遺伝子発現の抑制を行う機能を持っています。

ショウジョウバエにおける機能

ポリコーム群タンパク質は、ショウジョウバエの胚発生の際にHox遺伝子のサイレンシングを担っています。Hox遺伝子は生物の体の前後の構造を決定する重要な役割を持つ遺伝子であり、その制御にはPcGタンパク質が欠かせません。興味深いことに、PcGタンパク質の機能が損なわれると、しばしば特徴的な櫛のような剛毛を持つ前脚から後脚へのホメオティック変換が引き起こされます。この名称の由来となっています。

トリトラックス群との相互作用

ショウジョウバエにおいて、ポリコーム群タンパク質はTrithorax群（trxG）と呼ばれる別のタンパク質群と拮抗的に作用します。trxGは遺伝子の発現を活性化する一方、PcGはその発現を抑制する枠組みを提供します。特に、CMM（cellular memory modules）と呼ばれる染色体の構成要素との相互作用を通じて、これらのタンパク質は遺伝子発現の長期的な調節を実現しています。

哺乳類におけるポリコーム群タンパク質の役割

哺乳類においても、PcG遺伝子は多くの発生段階で重要です。ホメオティック遺伝子の調節、X染色体の不活性化、胚性幹細胞の自己複製など、多岐に渡って関与しています。特にXIST RNAという主要な調節因子によって不活性化されたX染色体でのPcGの役割は、女性におけるX染色体不活性化における基本的なメカニズムの1つです。また、Bmi1というRINGフィンガーPcGタンパク質は、神経幹細胞の自己複製を促す役割を持っています。興味深いことに、PRC2の変異は致死を引き起こす一方、PRC1の多くの変異はホメオティック変異体として出生し、周産期に死亡することが知られています。逆に、PcGタンパク質が過剰に発現することは、いくつかのがんの重症度や浸潤性と関連しています。

植物における機能

植物においても、ポリコーム群タンパク質は重要な機能を果たしています。例としてヒメツリガネゴケ（Physcomitrella patens）では、PcGタンパク質FIEが未受精卵細胞などの幹細胞で特異的に発現します。受精の後、FIE遺伝子は発生中の二倍体の胞子体で不活性化されます。このことは、PcGが細胞を未分化な状態に維持するのに必要であることを示しています。PcGの喪失は脱分化を引き起こし、胚発生を促進させる要因となります。また、ポリコーム群タンパク質はFLC（flowering locus C）遺伝子のサイレンシングにも関与し、これによって植物の開花を制御します。FLCは植物の開花を阻害する経路の重要な一部であり、冬季のサイレンシングは春化の誘導において大きな要素となっています。

終わりに

ポリコーム群タンパク質の機能は非常に多様であり、昆虫、哺乳類、植物のすべてにおいて重要な役割を果たしています。これらのタンパク質の理解は、発生生物学やがん研究など、さまざまな分野の研究に貢献しており、今後の研究によって新たな知見がもたらされることが期待されます。

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