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睡眠科学でも超重要! 時計遺伝子の発見にノーベル賞

日経ナショナル ジオグラフィック社

2017/11/21

 その後、恒常性システムとは別に体内時計システムが存在することがさまざまな研究で明らかにされていくのだが、当初はなかなか理解を得られず、仮にその存在を認めたとしても恒常性に比べて軽視される時代が続いた(らしい)。

 例えばフランスでは当初、生体リズム研究者がなかなか育たなかったと同国の研究者から聞いたことがある。なぜなら恒常性の概念を1800年代半ばに提唱したクロード・ベルナールはフランスの生理学者だったからである。そのお膝元ではさぞかし生体リズムの研究者は肩身が狭かったことだろう。

 現在では体内時計システムと恒常性システムは生体機能を調節する2大システムとして認知されている。この2つのシステムは決して相反するものではなく、協調して生体機能を安定化させている。そのことが端的に現れているのが睡眠である。

■体内時計の仕組みの解明をもたらした大発見

 眠くなる時刻はおおむね体内時計で決められているが、疲労が蓄積している日は恒常性維持のために早めに眠気を感じる。また睡眠の中でもノンレム睡眠(特に深いノンレム睡眠)は恒常性の影響を受けており疲労回復のために睡眠前半に集中して現れる。一方、レム睡眠は体内時計の影響が強く、明け方に最も現れやすくなる。

 このように大事な役割を果たしている体内時計だが、24時間周期の安定した生体リズムを生み出すメカニズムについては今回の受賞対象となった時計遺伝子が発見されるまで全く不明であった。

 時計遺伝子とは概日リズムの形成に関わる遺伝子につけられる総称である。正確な定義がないのだがしばしば話題にあがる「関脇クラス」以上の時計遺伝子だけでも十種類以上ある。

 時計遺伝子の中で最初に見つかったのが、今回受賞した3人が(正確には2グループが)独立に発見したPeriod(ピリオド)で、1984年のことである。Periodは現在でも最も大事な時計遺伝子の1つとして横綱を張っている。さらにマイケル・ヤングはその後Timeless(タイムレス)という別の時計遺伝子も発見している。Periodの発見以降に体内時計のメカニズム研究が爆発的に進展したことを考えれば今回の3名の受賞に誰も異論はないだろう。

 時計遺伝子によって体内時計が保たれる仕組みはこうだ。遺伝子は生物に欠かせないタンパク質を合成するための設計図である。時計遺伝子から作られるタンパク質は時計タンパクと呼ばれ、一定量以上たまると今度は時計遺伝子に働きかけて自身の合成を抑制する。だが、細胞内の時計タンパク量が一定以下になると再び合成が始まる。このようなメカニズムで生じる時計タンパクのアップダウン(転写サイクルと呼ぶ)の周期が約24時間なのである。

 Periodは異常な概日リズムを示すショウジョウバエの遺伝子解析から見つかった。そのショウジョウバエを作り出して解析を進め、遺伝子の存在する染色体をかなり絞り込んだのがカリフォルニア工科大学のベンザー博士とコノプカ博士である。その功績は今でも高く評価されているが残念なことに2人とも最近亡くなっている。彼らが存命であれば受賞者リストも変わったかもしれない。

三島和夫
 1963年、秋田県生まれ。医学博士。国立精神・神経医療研究センター精神保健研究所精神生理研究部部長。日本睡眠学会理事、日本時間生物学会理事、日本生物学的精神医学会評議員、JAXAの宇宙医学研究シナリオワーキンググループ委員なども務めている。『8時間睡眠のウソ。日本人の眠り、8つの新常識』(川端裕人氏と共著、日経BP社)、『睡眠薬の適正使用・休薬ガイドライン』(編著、じほう)などの著書がある。

(日経ナショナル ジオグラフィック社)

[Webナショジオ 2017年11月2日付の記事を再構成]

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