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26 Aug 2024
全ゲノム重複（WGD）はあらゆる生物界で起こる。WGDは植物で最もよく見られるが、最も悪性度の高いがんでも起こることがある。WGDの発現後、細胞は余剰ゲノムを持ち、倍数体と呼ばれる。
小麦、リンゴ、バナナ、オート麦、イチゴ、砂糖、ブロッコリーやカリフラワーなどのアブラナ科の作物など、主要作物のほとんどが倍数体である。倍数体はまた、最も悪性度の高い神経膠腫（脳腫瘍）の一部にも見られ、がんの進行と関連している。一般的に、倍数性は（農作物のような）頑健性と（転移するがんのような）環境への適応と関連している。
倍数体は管理すべきゲノム数が多いため、ゲノムの倍加は弱点となりうる。そのため、若い倍数体を安定させる要因や、ゲノムが倍加した個体群がどのように進化するかを理解することが重要である。
Cell Reports誌に掲載されたこの新たな研究では、University of Nottingham生命科学部の専門家らが、3種類の倍数体植物がどのように進化して余剰DNAを管理するようになったのか、また、それぞれの進化は異なるのか、それともすべて同じだったのかについて調べている。
「倍数体が直面するさまざまな問題を理解することは、なぜ成功するものとそうでないものがあるのかを理解するのに役立つかもしれない。成功した倍数体はDNA管理で特定の問題を克服していることが分かり、その『自然な解決策』が何であるかに焦点を当てている」と本研究を率いたProfessor Levi Yantsi氏は述べている。
「われわれの研究では、種が『倍数体の生命』に適応し、生き延びただけでなく繁栄さえした3つの事例を調べた。そして、生き残るために同じ分子的解決策を用いたかどうかを調べた。驚くべきことに、そうではなかった」
研究者らは、倍数体状態への迅速な適応を示す最も明確なシグナルがCENP-E分子から得られたことを発見した。
CENP-E分子は、他のグループが最近ポリープ状がんの弱点であることを発見した分子であり、がんを死滅させる有望な治療標的である。次に明確なシグナルは『減数分裂遺伝子』から得られた。この遺伝子は多くのがん細胞ではオンになっているが、ほぼすべての正常細胞ではオフになっているとYant氏は指摘している。
「われわれは、同じ分子ネットワークにWGD状態への迅速な適応のシグナルを発見した。CENP-Eの場合、倍数体がんに特に重要な分子である」とYant氏は続ける。
「このWGDは、ほとんどの治療法に対してがんに短期的な利点をもたらすが、その正確な分子であるCENP-Eを標的にすることで、多倍体のがんを特異的に死滅させることができる。これは、まったく異なる方向からではあるが、同じ適応のハードルに向かった進化の繰り返し（あるいは収束）の顕著な例である。われわれは今、倍数体にうまく適応するこのモデルを採用し、特定の種類のがんについてのわれわれの考え方に反映させることができる」
この研究結果は、神経膠腫（脳腫瘍）のような特定の倍数体のがんが、どのようにして倍数体性を利用して進行するのか、また、がん細胞を「死滅」させる治療の一環として、どのような分子を標的にすることができるのかについて理解を深める上で影響を与える可能性がある。
より広い意味で、この研究は、進化生物学からこうした自然な解決策を探し出すことが、将来の治療法に役立つことを示す重要な証拠である。
最後に、この研究はまた、気候変動など、特定の大災害に対してより強くなるように、多くの倍数体作物をより良く工学的に改良するための将来のさまざまな方法を示している。
（2024年8月14日公開）
