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化学物質の遺伝子への影響

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私は、昔、瀬戸内海が日々汚れていくのを見てきたこと。最近は、見た目はきれいになったと思われるが、目に見えない汚染があるのではないか?と思ったということ。そして、1冊の本から、合成化学物質の環境への影響について考えるようになったこと。そして、現在は、ほぼそれらの影響が私の頭の中で現実味を帯びて、食生活などを変えていること。そんなことを当サイトのメニュー「環境・健康」において紹介しています。

当サイトでは、普通に暮らしている環境の中にある合成化学物質と食品の中に添加している合成化学物質が、内分泌かく乱化学物質(環境ホルモン)として、私たちのホルモンバランスを乱しているという角度から見てきましたが、さらに深刻な状況を考えざるを得ない遺伝子への影響について記述している、ある論文について紹介します。

偶然、ネットの中で見つけたのですが、9年前当時の名城大学薬学部助教 植田康次氏が平成20年度日本薬学会東海支部学術奨励賞の受賞を記念して記述した総説に出会いました。実物はこちらです。「化学物質の遺伝子及び遺伝子発現への影響」 PDFになっています。私は、生物学はほとんど勉強していなくて何を書いているか分からなかったので、「生物学の遺伝子」の基礎を勉強して、随分時間が経過しましたが、ようやく大まかに理解できるようになりました。

特に重要な内容を抜粋してみました。さらに私的に重要な箇所を朱書き・太字にさせていただきました。

・発がん性化学物質の多くはDNAに結合し付加体を形成するとされているが、金属との相互作用で発生する活性酸素種による損傷作用も無視できない。
・DNA損傷の影響は転写・翻訳などの遺伝子発現を含むDNAを起点とした様々な生体反応に及ぶRNAにも注目・・・。
・内分泌かく乱化学物質と呼ばれる一群の化学物質には、核内受容体への結合を介して遺伝子発現を変動させる作用がある。当初問題とされたのは、生殖系への影響が種の存続に係るという点であるが、実際の作用点は、神経系なども含め多岐にわたる
・発がん性が知られている化学物質の多くはDNA塩基への結合性を有しており・・・
酸化グアニンは、シトシンだけでなく、アデニンにも塩基対を形成できるため、修復・複製の際にチミンへと変異してしまうことがある。
・自動酸化に伴い活性酸素種を発生し塩基の酸化や糖・リン酸鎖の切断を引き起こす。
RNAはDNAよりはるかに高い酸化ストレス脆弱性を示し、mRNA損傷に起因するタンパク質の発現及び活性の低下が観察された。アルツハイマー病やパーキンソン病あるいは統合失調症などの神経疾患には、遺伝的要因に加え無数の環境因子が影響するといわれている。

活性酸素種による損傷作用があるということや、内分泌かく乱化学物質が遺伝子発現を変動させる作用があることなど、普通に記述しているので、驚きでした。また、RNAにも注目していることは、非常に興味が湧きます。私と同様に何のことやらチンプンカンプンという方も多いでしょう?

私が勉強して学んだことを上記の用語の解説としてして理解できればいいなと思います。問題は、細胞分裂の時に起きます。細胞は普通1個の核を持って、タンパク合成を基本として細胞の成長、再生、増殖などに関与します。細胞の核の中の染色体の中にある、DNA(遺伝子本体)複製されます。正確な二つのコピーを作って遺伝情報を伝える重要な作業が行われるわけです。

DNAの構成単位である「ヌクレオチド(塩基と糖とリン酸で構成)」は糖とリン酸で結合し、つながっています。そして、さらに塩基のアデニンはチミンと、グアニンはシトシンと結合し、4種類の塩基が対になり、水素結合でつながっています。つまり、二本鎖でらせん状になっています。

DNAの複製開始点から、ヘリカーゼという酵素によって水素結合が切断され、一本鎖となる。これにRNAプライマーがくっつき、そこへDNA合成酵素であるDNAポリメラーゼ(酵素)が鋳型 DNAに沿って 5’→3′ の方向にヌクレオチドを結合し、二本鎖が複製される。一本鎖のそれぞれが二本鎖に複製され、ふたつのコピーができる。

一方、DNAの遺伝情報が正確に伝わり、具体的に形質に現れるためには、次の作業が必要となる。DNAの塩基配列がRNAに写しとられる(転写)。写しとられたRNAは、mRNA(メッセンジャーRNA)と呼ばれる。このmRNAの塩基配列がタンパク質のアミノ酸配列に翻訳されます。
20種類のアミノ酸のうち、mRNAの3つの塩基配列と対応したアミノ酸が次々と配列し結合していく。RNAの塩基はチミンの代わりにウラシル(U)が入っている。AGU→アミノ酸A CUU→アミノ酸B
AUC→アミノ酸C。
このようにしてRNAやタンパク質がつくられることを遺伝子の発現と言います。
以上の私の解説で上記の意味が少しでも分かるでしょうか?

次に、環境中・体内における化学物質の活性化について、具体的な例をもって述べています。

プラスチック可塑剤のフタル酸エステル
大気あるいは水圏に広く拡散しており、恒常的に太陽光にさらされている。光照射による反応は・・・ベンゼン環の水酸化が起きる。これによりER(エストロゲン受容体)への高い結合親和性を獲得し、明確な女性ホルモン用活性を示すようになる。
紫外線吸収剤ベンゾフェノン
日焼け止めの主成分として水辺で大量に使用され・・・効率よく紫外線を吸収するため光酸化反応を起こしやすく、その結果生成する環水酸化ベンゾフェノンは、ERに作用し女性ホルモン様作用を示す
界面活性剤の環境微生物分解産物ノニルフェノール
内分泌かく乱化学物質として最初に国の指定を受けた。フェノール性水酸基を有し、ER活性化作用が認められる紫外線照射による活性の変化について検討したところ、新たな活性としてDNA損傷活性が現れた
保存剤メチルパラベンは、化粧品などに広範に使用されている。
皮膚に塗布されたメチルパラベンは、まず太陽光照射により環水酸化を受け、次に皮膚細胞のエステラーゼによりメチルエステルが加水分解されてプロトカテキュ酸となりDNA損傷活性を発揮する。
エチルベンゼンは、塗料溶剤や燃料添加剤などに汎用されている。
太陽光照射により生じるパラ又はオルト型のジオール体がDNA損傷作用を示すことを明らかにした。

この総説は、私にとって本当に興味深いもので、一語一句見逃せない内容でした。

地球上の生物はこれまで、激烈な地球の環境変化にも遺伝子の突然変異により適応力を身につけ乗り越えてきた。人間と地球上の生物が、人間の作り出した合成化学物質とどのようにつきあっていくべきかを考える時、この方のような研究がさらに進むことが必要です。できるだけ早く。このような研究者の方々のより一層のご活躍をお祈りいたします。

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