What is epigenetics? - Carlos Guerrero-Bosagna

エピジェネティクスとは何か ― カルロス・グエレロ・ボサーニャ

翻訳: Misaki Sato 校正: Masaki Yanagishita

Here's a conundrum:

さて 問題です

identical twins originate from the same DNA,

一卵性双生児は 同じDNAを持つはずですが

so how can they turn out so different

明らかに遺伝的要素によって 決定されるはずの特性にすら

even in traits that have a significant genetic component?

どうしてこんなに違いが 現れるのでしょうか？

For instance, why might one twin get heart disease at 55,

例えば 双子の一人が 55歳で心臓病を患う一方で

while her sister runs marathons in perfect health?

もう一人は健康で マラソンをしたりできるのでしょうか

Nature versus nurture has a lot to do with it,

生まれと育ちに 大いに関係がありそうですが

but a deeper related answer can be found within something called epigenetics.

エピジェネティクスと呼ばれるものに さらに深遠な答えがあります

That's the study of how DNA interacts

これは遺伝子を活性化あるいは 不活性化する

with the multitude of smaller molecules found within cells,

細胞内小分子とDNAが

which can activate and deactivate genes.

どのように相互作用をするかについての 研究です

If you think of DNA as a recipe book,

DNAをレシピ本に例えると

those molecules are largely what determine what gets cooked when.

これらの分子は主にいつ 何を調理するのかを決めるのです

They aren't making any conscious choices themselves,

自ら意識的にこれを行う （分子自体が特定の機能を持つ）のではなく

rather their presence and concentration within cells makes the difference.

むしろ それらが細胞内に存在することと その濃度が違いを生み出すのです

So how does that work?

どのように働くのでしょうか？

Genes in DNA are expressed when they're read and transcribed into RNA,

DNA中の遺伝子は 読み取られてRNAに転写され

which is translated into proteins by structures called ribosomes.

リボゾームと呼ばれる構造で タンパク質に翻訳されることにより発現します

And proteins are much of what determines a cell's characteristics and function.

そしてこれらのタンパク質が 細胞の特徴や機能を決定するのです

Epigenetic changes can boost or interfere with the transcription of specific genes.

エピジェネティクな変化は 特定の遺伝子の転写の促進や抑制をすることが可能です

The most common way interference happens is that DNA,

最も一般的な干渉が起こる方法としては

or the proteins it's wrapped around,

DNAやそれを取り囲むタンパク質に

gets labeled with small chemical tags.

小さな化学的タグが付けられることです

The set of all of the chemical tags that are attached to the genome

特定の細胞のゲノム（全遺伝子）に付けられた

of a given cell

化学的タグの総体が

is called the epigenome.

エピゲノムと呼ばれます

Some of these, like a methyl group, inhibit gene expression

その内のいくつか 例えばメチル基は 細胞の転写装置を

by derailing the cellular transcription machinery

脱線させることで 遺伝子発現を阻害します

or causing the DNA to coil more tightly,

つまり DNAが より強く巻きつき

making it inaccessible.

（酵素の）アクセスができなくなるのです

The gene is still there, but it's silent.

遺伝子はまだそこにあるのに 沈黙するのです

Boosting transcription is essentially the opposite.

転写を促進するには 反対のことをします

Some chemical tags will unwind the DNA, making it easier to transcribe,

ある化学的タグはDNAを緩め 転写を容易にして

which ramps up production of the associated protein.

関連するタンパク質の合成を 促進します

Epigenetic changes can survive cell division,

エピジェネティクなタグは 細胞分裂でも変化せず

which means they could affect an organism for its entire life.

つまり その個体に対して一生続く 影響を及ぼします

Sometimes that's a good thing.

これは良い場合もあります

Epigenetic changes are part of normal development.

エピジェネティクな変化は 正常な発生の一部なのです

The cells in an embryo start with one master genome.

胚の細胞は１つの マスターゲノムから始まります

As the cells divide, some genes are activated

細胞が分裂するにつれ 活性化される遺伝子と

and others inhibited.

不活性化される遺伝子に分かれます

Over time, through this epigenetic reprogramming,

このエピジェネティクな 再プログラムを通じて

some cells develop into heart cells,

心臓細胞や

and others into liver cells.

肝臓細胞になっていくのです

Each of the approximately 200 cell types in your body

あなたの体内にある 約200種類の細胞は

has essentially the same genome

基本的に同じゲノムを持っていますが

but its own distinct epigenome.

それぞれ異なるエピゲノムを持っています

The epigenome also mediates a lifelong dialogue

このエピゲノムも遺伝子と環境の間で

between genes and the environment.

一生続く対話を仲介します

The chemical tags that turn genes on and off

遺伝子のスイッチを 切り替える化学的タグには

can be influenced by factors including diet,

食事や

chemical exposure,

化学物質への曝露

and medication.

医薬品といった 複数の因子が影響します

The resulting epigenetic changes can eventually lead to disease,

その結果であるエピジェネティクな変化は やがて病気へとつながる可能性があります

if, for example, they turn off a gene that makes a tumor-suppressing protein.

例えば 腫瘍抑制タンパク質が 不活性化されると腫瘍が発生します

Environmentally-induced epigenetic changes are part of the reason

環境による エピジェネティクな変化により

why genetically identical twins can grow up to have very different lives.

一卵性双生児に現れる違いを 説明することができます

As twins get older, their epigenomes diverge,

双子が年を重ねるにつれて エピゲノムに違いが生じ

affecting the way they age and their susceptibility to disease.

年の取り方や病気へのかかり易さに 影響を与えるかもしれません

Even social experiences can cause epigenetic changes.

社会的な経験も エピジェネティクな変化に影響する可能性があります

In one famous experiment,

ある有名な実験のひとつでは

when mother rats weren't attentive enough to their pups,

母ネズミが子ネズミを 十分に面倒を見てやらないと

genes in the babies that helped them manage stress were methylated

子ネズミのストレス耐性を助ける 遺伝子がメチル化され

and turned off.

不活性化されます

And it might not stop with that generation.

そして この変化はその世代で 終わるのではありません

Most epigenetic marks are erased when egg and sperm cells are formed.

エピジェネティクなマークの多くは 卵子や精子が形成される際に消滅しますが

But now researchers think that some of those imprints survive,

現在研究者は これらのインプリントの一部が生き残り

passing those epigenetic traits on to the next generation.

これらのエピジェネティクな特徴が 次世代に引き継がれると考えています

Your mother's or your father's experiences as a child,

あなたの父母の子供時代の経験や

or choices as adults,

成人してからの選択が

could actually shape your own epigenome.

あなたのエピゲノムを実際に 形成し得るのです

But even though epigenetic changes are sticky,

エピジェネティクな変化は 取り除きにくいものですが

they're not necessarily permanent.

必ずしも恒久的なものではありません

A balanced lifestyle that includes a healthy diet,

バランスのとれた生活習慣には 健康的な食事

exercise,

運動が含まれ

and avoiding exposure to contaminants

そして 汚染物質への曝露を避けることは

may in the long run create a healthy epigenome.

長期的に健康的なエピゲノムを 育むことになるかもしれません

It's an exciting time to be studying this.

現在は この研究を行うには 素晴らしい時代です

Scientists are just beginning to understand

科学者達はエピジェネティクスで

how epigenetics could explain mechanisms of human development and aging,

人間の発達や加齢だけでなく

as well as the origins of cancer,

がんの原因

heart disease,

心臓疾患

mental illness,

精神疾患

addiction,

依存症

and many other conditions.

その他の病気を理解し始めたばかりです

Meanwhile, new genome editing techniques are making it much easier

一方 新しいゲノム編集技術により どのエピジェネティクな変化が

to identify which epigenetic changes really matter for health and disease.

健康や疾病に影響を及ぼすのか 特定することも容易になりました

Once we understand how our epigenome influences us,

ひとたび エピゲノムが私たちに 与える影響を理解すれば

we might be able to influence it, too.

逆に エピゲノムに影響を与えることが 可能になるかもしれません