遺伝子？

質問

遺伝子？
セロトニン遺伝子と神経伝達物質のセロトニンは違うものをさしているのですか？
セロトニンの遺伝子の中には、いろんな種類があるのでですか？
違う種類のセロトニン遺伝子があるとしたら、それはどんな違いがあるのですか？
機能する場所が違うなど。

回答No.2

noname#160718

No.1のJagar39です。各論の方を。

　No.1で「セロトニン遺伝子」というものはない、と書きました。セロトニンを直接コードする遺伝子はない、という意味ですが。
　セロトニンはトリプトファンというアミノ酸（もちろん食物として摂取する）から体内で合成されますが、これは化学反応ですから当然「酵素」が関与します。
　つまり、セロトニン合成系に関わる酵素をコードする遺伝子はあるはずです。（調べれば判ると思いますが、これを書いている時点ではそこまで調べていません）
　それは「セロトニン遺伝子」と呼べるかもしれないですね。実際に呼んでいるのかどうかは知りませんが。

　他にセロトニン関連の遺伝子としては、セロトニン受容体遺伝子があります。
　シナプスから放出されたセロトニンは、「伝達」されて初めて神経伝達物質です。つまりシナプスのもう片方の細胞（シナプス後細胞）に到達し、その受容体に結合して初めて「伝達された」ことになるわけです。
　この受容体はタンパク質です。細胞表面に発現したタンパク質分子ですから、これは当然受容体を直接コードする遺伝子が存在します。つまりこれは「セロトニン受容体遺伝子」というわけです。

　それとセロトニンやドーパミン等の神経伝達物質には、トランスポーターというタンパク質も関与しています。
　このトランスポーターは、セロトニンを放出する側の細胞（シナプス前細胞）にあります。
　分泌したセロトニンはシナプスの細胞間を漂っていて、その内のいくつかが受容体に結合するわけですが、当然"余ったセロトニン"が、時にはムダに漂っているわけです。
　トランスポーターは、その余った（受容体に結合していない）セロトニンを吸収して再利用するために働いているそうです。

　ですから、このトランスポーターはいわば「シナプス前細胞にある受容体」のようなものですから、やはりタンパク質分子で、つまり「セロトニントランスポーター遺伝子」なるものが存在します。

　つまりセロトニン関係では、これまでにここで判っているだけでセロトニン合成酵素遺伝子、セロトニン受容体遺伝子、セロトニントランスポーター遺伝子の３つが関係している、というわけです。私が知らないだけで実際はもっとたくさんの遺伝子の関与が解明されているでしょう。

　で、これらの遺伝子に多型性がある場合、性格への関与や精神疾患との関連が調べられたりするわけです。
　多型性というのは耳慣れない言葉だと思いますが、簡単に言うと「この遺伝子は全員が同じ塩基配列（アミノ酸配列）」の場合は多型性がない、「いくつかのバリエーションがある」場合に多型性がある、と言います。

　セロトニンに関しては、セロトニントランスポーターのプロモーター領域に多型性があるそうです。つまりいくつかのバリエーションかあるわけです。プロモーター領域というのは、No.1でちょっと触れたと思いますが、タンパク質をコードする遺伝子そのものではなく、その遺伝子の発現を調節する領域のことです。

　多型性がある＝いくつかのバリエーションがある、という場合は、そのタイプによって働き方が多少違ってくる場合があります。
　セロトニントランスポーターのプロモーター領域に関しては、詳しいことは私は知らないのですが、トランスポーターの発現量が多すぎると再吸収されるセロトニンが多くなり、結果的にシナプスでのセロトニン濃度が下がってしまい（放出される端から再吸収されてしまう）、結果的にセロトニンによる伝達効率が低下する、という「タイプ」があるようですね。
　セロトニンによる伝達が低いと、不安感や攻撃性の増大、といった情動への影響があるそうです。

　ドーパミンにもそういった「性格への関与」は知られています。

　ドーパミンの場合には受容体の遺伝子に多型性があるそうで、受容体の能力（ドーパミンとの結合しやすさ）に差がある、ということは判っています。
　ドーパミンは報酬系、つまり何らかの行為の結果目的が達成されたりした場合の満足感に関与している伝達物質ですが（もちろん他にも多くの働き方がありますが）、受容体の結合能が低いと、普通の人と同じ満足感（同じ数のドーパミン受容）を得るためには、「より大きい刺激」が必要になる、というわけです。
　なので、新しもの好きだったり冒険好きな人には、このドーパミン受容体のタイプの人が多い、という推測がされていて、実際にその通りの報告もあったりします。

　ま、人の性格や情動は複雑怪奇ですから、「冒険好き」という性格は１つではありませんし、もちろんドーパミンだけがこの性格に関与しているわけでもありません。
　なので、特にこういった脳内伝達物質に関しては実際に伝達系が動作している様子を観察することができませんし、全容を解明するのは現時点ではほとんど不可能にさえ思えます。

　ただ、脳内伝達物質という物質群が存在し、それらの作用によって情動が左右されることは確実に判っています。
　また、それらの脳内伝達物質の合成、分泌、伝達に数多くの遺伝子が関与していることも判っています。
　それらの遺伝子に多型性があり、タイプによって働きが違う場合、それが人の性格や気質といったものに影響を与えない、と考える方が難しいでしょうね。

　非常に複雑な話なので容易な表現で説明することが難しいのですが（セロトニンに関しては私自身も完全には理解していなかったりするので余計・・）、なんとか理解の助けになれば嬉しいです。

お礼

詳しくご説明していただき，ありがとうございました．
様々な遺伝子が関係しているんですね．
1つの遺伝子が1つの機能ではないんですね．

回答No.1

noname#160718

獣医師でウイルスに専門知識を有します。なので遺伝子等についてもある程度の専門知識は持っていますが、セロトニン等の脳内伝達物質については専門的というほど詳しいわけではありません。

すごく基本的なところから話を始めます。

まず用語の説明から。

地球上の生物の遺伝情報を担っているのはDNAという化学物質です。
DNAはすごく端折った説明をすると、アデニン（A）、チミン（T）、グアニン（G）、シトシン（C）の４種類の塩基が連なっている構造をしているのですが、その塩基の配列が遺伝情報としての「暗号」になるわけです。
塩基３つの配列がアミノ酸１つを指定していて、アミノ酸が繋がるとタンパク質になりますから、つまり塩基配列は最終的にある特定のタンパク質をコードしている、ということになります。

で、DNAのタンパク質をコードしている領域を「遺伝子」と言います。つまり、DNAの中には「遺伝子」以外の領域もたくさんある、ということです。その中には「遺伝子」の発現を調節している領域もあるのですが、何の意味も機能も持たない領域もたくさんあります。（
実際はDNA全長のほとんどが遺伝子以外の領域）

高等生物の場合は１本のDNAに全ての遺伝情報がコードされているわけではなく、何本かに分かれています。
この１本を「染色体」と言います。ヒトの場合は46本です。

さらに全てのDNAを「ゲノム」と言います。

本に例えると、１つの文字が塩基、ある意味を持った文章が遺伝子、本の１巻が染色体、全巻揃った状態がゲノム、というわけです。

つまり、「ヒトのゲノムは33億塩基対から成るDNAで46本の染色体に分かれており、約２万個の遺伝子がある」という表現になるわけです。

ただし、これらの言葉は厳密に定義付けされているわけではなく、専門の論文などでもけっこう混同して使われています。特に「遺伝子」という言葉をここで説明したゲノムの意味で使うことはよくあります。逆はほとんどありませんが。

例えば、よく「ヒトとチンパンジーの遺伝子は98%同じである」ということを聞くと思うのですが、これは実は塩基レベルでの話です。
遺伝子レベルだと80%以上異なります。
従って、正しくは「ヒトとチンパンジーのゲノムの塩基配列は98%同じである」ということになるのですが、そういう表現もあまり聞きませんよね。

というわけで、「遺伝子」はタンパク質を作るための暗号、と覚えてください。
つまり「セロトニン遺伝子」というのは、単純にはセロトニンをコードしている暗号、というわけです。

ここで重要なことがあるのですが、つまり「遺伝子」はタンパク質の暗号でしかない、ということです。
ヒトの体は骨などタンパク質以外の物質からできている部分も多いですし、セロトニン等の神経伝達物質も実はタンパク質ではありません。
つまり、セロトニンを直接コードする「セロトニン遺伝子」というものはない、ということです。

では遺伝子でどうやって生物を作れるのか、という問題ですが、実は遺伝子がコードしているタンパク質は大半が「酵素」です。もちろん細胞のあるタンパク質を直接コードしていたりする遺伝子もあるのですが、数から言えば大半が酵素をコードしている、と言って良いようです。

酵素とは、特定の化学反応を仲介する触媒です。
つまり、例えば骨を作るのに、骨の構造が直接遺伝子にコードされているのではなく、多くの化学反応、例えばここではカルシウムを沈着させる反応とすれば、その反応を体のどの部位で、どのタイミングで、どれだけ起こすか、といったことが遺伝子（とその調節領域）にコードされている、ということです。

なので、よく「遺伝子は生物の設計図」という表現をしますが、どちらかと言えば設計図より「作業指示書」とか「レシピ」と言った方が近い表現ですね。

というところまでが「総論」です。
各論はまた改めて。