ヒト遺伝学
ヒト遺伝学は、ヒトに生じる遺伝を研究する学問です。ヒト遺伝学は、古典遺伝学、細胞遺伝学、分子遺伝学、生化学遺伝学、ゲノミクス、集団遺伝学、発生遺伝学、臨床遺伝学、遺伝カウンセリングなど、様々な分野が重複して関わっています。
遺伝子は、ヒトが持つほとんどの遺伝形質の共通因子です。ヒト遺伝学の研究は、人間の本質に関する疑問に答え、疾患の理解や効果的な治療法の開発に役立ち、人間の生命の遺伝学を理解する上で役立ちます。この記事では、ヒト遺伝学の基本的な特徴についてのみ説明します。疾患の遺伝学については、遺伝医学を参照してください。老化の加速やがんリスクの増加に関連するDNA修復障害の遺伝学については、DNA修復不全疾患を参照してください。
遺伝的差異と遺伝パターン
ヒトにおける形質の遺伝は、グレゴール・メンデルの遺伝モデルに基づいています。メンデルは、遺伝は因子または遺伝子と呼ばれる個別の遺伝単位によって決まると推論しました。 [1]
常染色体優性遺伝
常染色体形質は、常染色体（性染色体ではない染色体）上の単一の遺伝子に関連付けられており、両親のいずれかから受け継いだ単一のコピーでこの形質が発現するため、「優性」と呼ばれます。これは、ありそうもない新たな突然変異によって生じた場合を除き、両親のどちらかが同じ形質を持っている必要があることを意味します。常染色体優性形質および疾患の例としては、ハンチントン病や軟骨無形成症などが挙げられます。
常染色体劣性遺伝
常染色体劣性形質は、形質、疾患、または障害が家族間で受け継がれる遺伝様式の一つです。劣性形質または疾患が発現するには、その形質または障害の2つのコピーが必要です。形質または遺伝子は、性染色体以外の染色体上に位置します。形質が発現するには2つのコピーが必要であるため、多くの人が知らないうちに疾患の保因者となる可能性があります。進化論的な観点から見ると、劣性疾患または形質は、表現型が発現するまで数世代にわたって潜在したままである可能性があります。常染色体劣性疾患の例としては、白皮症や嚢胞性線維症などがあります。
X連鎖遺伝とY連鎖遺伝
X連鎖遺伝子は、性別を表すX染色体上にあります。常染色体遺伝子と同様に、X連鎖遺伝子にも優性型と劣性型があります。劣性X連鎖疾患は女性にはほとんど見られず、通常は男性にのみ発症します。これは、男性はX染色体を受け継ぎ、すべてのX連鎖遺伝子は母方から受け継がれるためです。父親は息子にY染色体のみを伝えるため、X連鎖形質は父から息子に受け継がれません。男性はX染色体を1本しか持たないため、劣性X連鎖形質の保因者にはなれません。そのため、母親から受け継いだX連鎖形質はすべて現れます。
女性は、X連鎖性疾患のホモ接合体である場合にその疾患を発現し、ヘテロ接合体である場合にその疾患の保因者となります。X連鎖性優性遺伝は、ヘテロ接合体およびホモ接合体と同じ表現型を示します。X連鎖性遺伝と同様に、男性から男性への遺伝は見られないため、常染色体形質とは区別されます。X連鎖性形質の一例として、リボソームタンパク質遺伝子の変異によって引き起こされるコフィン・ローリー症候群が挙げられます。この変異は、骨格異常、頭蓋顔面異常、精神遅滞、低身長を引き起こします。
女性の X 染色体は、X 染色体不活性化と呼ばれるプロセスを受けます。X 染色体不活性化とは、女性の 2 つの X 染色体のうち 1 つがほぼ完全に不活性化されることです。このプロセスが起こることは重要です。そうでないと、女性は通常の 2 倍の量の X 染色体タンパク質を生成することになります。X 染色体不活性化のメカニズムは、胎児期に発生します。遺伝子型に 3 つの X 染色体があるトリソミー Xなどの疾患を持つ人の場合、X 染色体不活性化によってすべての X 染色体が不活性化され、最終的に 1 つの X 染色体だけが活性化します。余分な X 染色体を持つクラインフェルター症候群の男性も、X 染色体不活性化を受け、完全に活性化した 1 つの X 染色体だけが残ります。
Y連鎖遺伝は、遺伝子、形質、または疾患がY染色体を介して伝達されるときに発生します。Y染色体は男性にのみ存在するため、Y連鎖形質は父から息子へのみ受け継がれます。Y染色体上に存在する精巣決定因子が、個体の男性性を決定します。Y染色体によって受け継がれる男性性以外に、Y連鎖形質は見当たりません。
家系図分析
家系図とは、家系における先祖の系図と遺伝形質の継承を、数世代にわたって図示したものです。四角形の記号はほとんどの場合、男性を表し、丸は女性を表します。家系図は、様々な遺伝性疾患の検出に役立ちます。また、親が特定の形質を持つ子孫を産む確率を判断するのにも役立ちます。
家系図解析によって、常染色体優性、常染色体劣性、X連鎖、Y連鎖の4つの異なる形質を特定できます。家系図から部分浸透度を表示・計算できます。浸透度とは、ある遺伝子型の個体が、ある形質に関連する特定の突然変異表現型を少なくともある程度発現する頻度のパーセンテージです。
近親交配、つまり近縁種同士の交配は、系図に明確に表れています。王族の系図には、しばしば高い近親交配の度合いが見られます。これは、王族同士が王族と結婚することが慣習であり、好まれていたためです。遺伝カウンセラーは、両親が健康な子供を産めるかどうかを判断する際に、系図をよく利用します。
核型
核型は細胞遺伝学において非常に有用なツールです。核型とは、染色体分裂期にあるすべての染色体を、長さとセントロメアの位置に従って並べた画像です。核型は遺伝性疾患の診断に有用であるため、臨床遺伝学においても有用です。正常な核型では、染色体の欠損や過剰が明確に観察されるため、異数性を検出することができます。 [1]
ギムザ染色（G-バンディング）は、核型の欠失、挿入、重複、逆位、転座の検出に用いられます。G-バンディングは、染色体を各染色体に固有の明暗のバンドで染色します。FISH（蛍光in situハイブリダイゼーション）は、欠失、挿入、転座の観察に用いられます。FISHでは、染色体の特定の配列に結合した蛍光プローブを用いて、染色体を固有の色で蛍光させます。[1]
ゲノミクス
ゲノミクスは、ゲノムの構造と機能に関する研究を扱う遺伝学の分野です。[1]ゲノムとは、核DNAとミトコンドリアDNAを含む、生物または細胞内に含まれるすべてのDNAのことです。ヒトゲノムは、ヒト染色体に含まれるヒトの遺伝子の総集合であり、30億以上のヌクレオチドで構成されています。[2] 2003年4月、ヒトゲノムプロジェクトにより、ヒトゲノムの全DNA配列が解読され、ヒトゲノムが約2万個のタンパク質コード遺伝子で構成されていることが明らかになりました。
医学遺伝学
遺伝医学は、遺伝性疾患の診断と管理に関わる医学の一分野です。遺伝医学は、遺伝学を医療に応用する分野です。遺伝医学はヒト遺伝学と重なり合っており、例えば、遺伝性疾患の原因と遺伝に関する研究はヒト遺伝学と遺伝医学の両方に含まれますが、遺伝性疾患を持つ個人の診断、管理、カウンセリングは遺伝医学の一部とみなされます。
集団遺伝学
集団遺伝学は、メンデル遺伝に基づいて集団における対立遺伝子頻度と遺伝子型頻度の変化を引き起こすプロセスを研究する進化生物学の一分野です。[3]頻度には、自然選択、突然変異、遺伝子流動（移動）、遺伝的浮動という4つの異なる力が影響します。集団は、交配する個体とその子孫の集団として定義できます。ヒト遺伝学では、集団はヒト種のみで構成されます。ハーディ・ワインベルグ原理は、対立遺伝子頻度と遺伝子型頻度を決定するために広く用いられている原理です。
ミトコンドリアDNA
核DNAに加えて、ヒト（ほぼすべての真核生物と同様に）はミトコンドリアDNAを持っています。細胞の「発電所」であるミトコンドリアは、独自のDNAを持っています。ミトコンドリアは母親から受け継がれ、そのDNAは母系血統を辿るのによく用いられます（ミトコンドリア・イブを参照）。ミトコンドリアDNAはわずか16kbの長さで、62個の遺伝子をコードしています。
遺伝子と性別
XY性決定システムは、ヒト、ほとんどの他の哺乳類、一部の昆虫（ショウジョウバエ）、および一部の植物（イチョウ）に見られる性決定システムです。このシステムでは、個体の性別は一対の性染色体（ゴノソーム）によって決定されます。女性は同じ種類の性染色体（XX）を2本持ち、同型配偶子性と呼ばれます。男性は2つの異なる性染色体（XY）を持ち、異型配偶子性と呼ばれます。
X連鎖形質
性連鎖とは、個体の染色体上の性別に関連する対立遺伝子の表現型発現である。この遺伝様式は、常染色体上の形質の遺伝（男女ともに遺伝確率が同じ）とは対照的である。ヒトはX染色体上にY染色体よりも多くの遺伝子を持つため、 X連鎖形質はY連鎖形質よりもはるかに多い。しかし、女性はX染色体を2つ以上持つため、 X連鎖遺伝子の潜在的に毒性のある量が存在する。[4]
この不均衡を修正するために、哺乳類の雌は独自の遺伝子量補償機構を進化させてきた。特に、 X染色体不活性化（XCI）と呼ばれるプロセスを通じて、哺乳類の雌は2つのX染色体のうち1つを複雑かつ高度に協調した方法で転写的にサイレンシングする。[4]
| X連鎖優性 | X連鎖劣性 | 参考文献 |
|---|---|---|
| アルポート症候群 | 尿に血が混じっていない | |
| コフィン・ローリー症候群 | 頭蓋奇形なし | |
| 色覚 | 色覚異常 | |
| 正常凝固因子 | 血友病AおよびB | |
| 強い筋肉組織 | デュシェンヌ型筋ジストロフィー | |
| 脆弱X症候群 | 正常なX染色体 | |
| アイカルディ症候群 | 脳の欠陥がない | |
| 自己免疫の欠如 | IPEX症候群 | |
| Xg血液型 | 抗原の欠如 | |
| GAGの生産 | ハンター症候群 | |
| 正常な筋力 | ベッカー型筋ジストロフィー | |
| 影響を受けていない体 | ファブリー病 | |
| 進行性失明なし | 脈絡膜ジストロフィー | |
| 腎臓へのダメージなし | デント病 | |
| レット症候群 | 小頭症なし | |
| HGPRTの生産 | レッシュ・ナイハン症候群 | |
| 銅の高濃度 | メンケス病 | |
| 正常な免疫レベル | ウィスコット・アルドリッチ症候群 | |
| 局所性真皮低形成 | 正常な色素沈着肌 | |
| 目の正常な色素 | 眼白皮症 | |
| ビタミンD抵抗性くる病 | ビタミンDの吸収 | |
| 共感覚 | 色覚異常 |
単一遺伝子または寡遺伝子遺伝パターン
| 支配的な | 劣性 | 参考文献 |
|---|---|---|
| 心拍数が低い | 心拍数が高い | [5] |
| ウィドウズピーク | ストレートヘアライン | [6] [7] |
| 眼間開離 | 眼瞼下垂 | |
| 正常な消化筋 | POLIP症候群 | |
| 顔のえくぼ* | 顔のえくぼがない | [8] [9] |
| PTCを味わえる | PTCを味わえない | [10] |
| 耳たぶ（自由） | 耳たぶを付ける | [8] [11] [12] |
| 時計回りの髪の方向（左から右） | 反時計回りの髪の方向（右から左） | [13] |
| 顎割れ | 滑らかな顎 | [14] |
| 進行性神経損傷なし | フリードライヒ運動失調症 | |
| 舌を巻く能力（舌をU字型に保持できる） | 巻き舌能力がない | |
| 余分な指または足指 | 正常な5本の指と足の指 | |
| まっすぐな親指 | ヒッチハイカーの親指 | |
| そばかす | そばかすがない | [8] [15] |
| 湿性耳垢 | 乾燥型耳垢 | [11] [16] |
| 通常の平らな手のひら | チェナニ・レンツ合指症 | |
| 指の短さ | 通常の指の長さ | |
| 水かきのある指 | 正常な分離指 | |
| ローマの鼻 | 目立つ橋はない | [17] |
| マルファン症候群 | 正常な体型 | [18] |
| ハンチントン病 | 神経損傷なし | [19] |
| 正常な粘膜 | 嚢胞性線維症 | [20] |
| 光くしゃみ反射 | うがい反射なし | [21] |
| 鍛えられた顎 | 顎が後退している | [17] |
| 白い前髪 | 暗い前髪 | [22] |
| 靭帯の緊張 | 靭帯の緩み | [23] |
| 砂糖を食べる能力 | ガラクトース血症 | [24] |
| 全白斑とバート・パンフリー症候群 | 部分的な白斑 | [25] |
| 魚のような体臭がない | トリメチルアミン尿症 | [26] |
| 原発性多汗症 | 手に少し汗をかく | [27] |
| 乳糖の持続性* | 乳糖不耐症* | [28] |
| 突き出た顎（V字型） | あまり目立たない顎（U字型） | [29] |
| ニキビができやすい | 透明感のある肌 | [30] |
| 標準身長 | 軟骨毛髪低形成症 |
無効化条件
遺伝子
染色体
| 効果 | ソース | 参考文献 |
|---|---|---|
| ダウン症候群 | 追加の21番目の染色体 | [31] |
| 猫鳴き症候群 | B群染色体の部分欠失 | [32] |
| クラインフェルター症候群 | 1本以上の余分な性染色体 | [33] |
| ターナー症候群 | 片方または両方のX染色体の再構成、2番目のX染色体の一部の欠失、Y染色体の一部の存在 | [34] |
[35]
参照
- DNA修復不全症
- 人類の進化遺伝学
- ヒトゲノム
- ヒトにおけるメンデル形質の一覧
- ジョンズ・ホプキンス大学ヒト遺伝学プログラム
参考文献
- ^ abcd ヌスバウム, ロバート L.; マッキネス, ロデリック R.; ウィラード, ハンティントン F. (2007).遺伝学と医学（第7版）. フィラデルフィア: サンダース.
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さらに読む
- シュパイヒャー, マイケル・R.、アントナラキス, スティリアノス・E.、モトゥルスキー, アルノ・G. 編 (2010).フォーゲルとモトゥルスキーの『ヒト遺伝学：問題とアプローチ』ハイデルベルグ: シュプリンガー・サイエンティフィック. doi :10.1007/978-3-540-37654-5. ISBN 978-3-540-37653-8。
- *プロミン, ロバート; デフリース, ジョン C.; ノピック, ヴァレリー S.; ナイダーハイザー, ジェナエ M. (2012年9月24日). 行動遺伝学. ショーン・パーセル (付録: 行動遺伝学における統計的手法). ワース出版社. ISBN 978-1-4292-4215-8. 2013年9月4日閲覧。
- フリント、ジョナサン、グリーンスパン、ラルフ・J、ケンドラー、ケネス・S（2010年1月28日）『遺伝子は行動にどう影響するか』オックスフォード大学出版局、ISBN 978-0-19-955990-9。
- 一般向け要約：Debby Tsuang、Andrew David (2011年6月). 「遺伝子は行動にどのように影響するか」. The American Journal of Psychiatry (Review). 168 (6): 656– 657. doi : 10.1176/appi.ajp.2011.11010097 .
- ピーター・グルックマン、アラン・ビードル、マーク・ハンソン（2009年）『進化医学の原理』オックスフォード大学出版局、ISBN 978-0-19-923639-8。
- ハミルトン、マシュー・B. (2009).集団遺伝学. ワイリー・ブラックウェル. ISBN 978-1-4051-3277-0。
- ムーア、デイヴィッド・S. (2003). 『遺伝子の依存性：生まれか育ちかという誤謬』ニューヨーク：マクミラン. ISBN 978-0-8050-7280-8。
- 一般向け要約：スーザン・M・シュナイダー（2007年春）「遺伝子と環境の絡み合った物語：ムーアの『依存的遺伝子』：「生まれ VS 育ち」の誤謬」Behav Anal.（レビュー）30 (1): 91– 105. PMC 2223161 .
- カミングス、マイケル（2013年1月1日）『ヒトの遺伝：原理と問題点』（第10版）Cengage Learning. ISBN 978-1-133-10687-6。
外部リンク
- ヒトゲノムプロジェクト
- 人間には遺伝子がいくつあるのでしょうか？
- ヒト遺伝学ビデオ（ウェブサイト批評）
- MITOMAP ヒトミトコンドリアゲノムデータベース
