◆染色体の端にあるテロメアの役割とはいったい何なのか？
テロメアの「テロ」はギリシャ語で「端」という意味です。一方、「メア」は「部分」を意味しています。
つまり、テロメアは「端の部分」ということになります。それでは、テロメアは何の端にあるのでしょう。その答えは、染色体の両端です。
ここでようやく染色体とテロメアが結びつきました。それではテロメアは、染色体の端でどのような役割を果たしているのでしょう。
ここで1本の靴ひもを例にとって、テロメアの役割をお話ししましょう。靴ひもの両端を意識して見たことがありますか？
靴ひもの両端は、テープや接着剤などで固められています。これは何のためでしょう。
靴ひもは、何本かの糸を編んでできているので、何度も靴ひもを結んでいるうちに、両端がほつれることがあります。
靴ひもの両端のほつれを防ぐために、テープや接着剤などで保護されているのです。
さて、DNAもらせん状に長く続くひものような形状をしています。その末端はとても敏感で、細胞の狭い核の中でDNAの末端どうしが接触すると、過剰に反応を起こします。
そうなると、DNAの遺伝情報が壊れてしまう危険性があります。つまり、細胞分裂するときに、本来の正しい遺伝情報が伝わらなくなる可能性があり、正確な複製ができなくなってしまいます。
テロメアは、こうしたDNAの末端の損傷を防ぐための鞘（さや）の役割を果たしているのです。
◆“命のろうそく”といわれるテロメアが細胞の寿命を決めている
テロメアには、もう一つ重要な役割があります。人間の細胞が、分裂を繰り返して古い細胞から新しい細胞に入れ替わっていることは、ここまで何回かお話ししてきました。
皮膚を例にとって説明しましょう。皮膚は、表面から表皮、真皮、皮下組織で構成されています。表皮は、深部から基底層、有棘層、顆粒層、角質層の4層からできています。
テロメアです。テロメアは、細胞分裂によってDNAが複製されるたびに少しずつ短くなっていきます。
細胞が分裂を繰り返してテロメアがある程度短くなると、その細胞はそれ以上分裂できなくなるのです。
そのことから、テロメアは、火をつけると燃え尽きてしまうろうそくにたとえて、“命のろうそく”ともいわれています。
それでは、なぜテロメアがある一定の短さになると、細胞分裂が止まってしまうのでしょうか。
その理由については、まだはっきりとは解明されていませんが、一つの有力な仮説を紹介しておきましょう。
テロメアは、染色体の遺伝情報を保護する役割をしているとお話ししました。テロメアがなくなってしまうと、DNAの末端が保護できなくなってしまいます。
その結果、DNAどうしが結合して異常なDNAができてしまうと、間違った遺伝情報をもつ細胞ができてしまったり、細胞が死んでしまったりします。
そうした事態を防ぐために、細胞分裂を繰り返してテロメアが一定の短さになると、細胞分裂が停止するようになっているというものです。
細胞分裂するときには、二重構造になったDNAの塩基配列が1本ずつ解かれて、解かれた2本の塩基配列が複写されます。この塩基配列の複写をするのが「DNAポリメラーゼ」という複写酵素です。
テロメアにも、DNAのDNAポリメラーゼに相当する複写酵素が存在し、「テロメラーゼ」といいます。
幹細胞や生殖細胞では、このテロメラーゼが活性化してテロメアを伸ばすことで分裂をする回数を延長しています。
幹細胞や生殖細胞以外の細胞では、テロメラーゼが活性化しないようになっているために、決められた回数以上は細胞分裂をしないのではないかとされています。
ただし、造血細胞や免疫細胞、上皮細胞などの頻繁に細胞分裂をする必要がある細胞では、一時的にテロメラーゼが活性化してテロメアを伸ばしています。
がん細胞は無限に細胞分裂をして増殖します。これは、がん細胞でもテロメラーゼが活性化するためなのです。
ここまで、テロメアによる細胞分裂をコントロールする仕組みをお話ししました。細胞分裂のたびにテロメアが短くなり、ある一定の短さになると、細胞は分裂を停止し自死してしまいます。
しかし、そのシステムにも例外があり、幹細胞は短くなったテロメアを伸ばすことで、細胞分裂を繰り返しています。
【上田実】
医学博士。専門分野は再生医療・顎顔面外科。 1949年生まれ。1982年名古屋大学医学部大学院卒業後、名古屋大学医学部口腔外科学教室入局。同教室講師、助教授を歴任し、1990年よりスウェーデン・イエテボリ大学とスイス・チューリッヒ大学に留学。1994年名古屋大学医学部教授就任、2003年から2008年、東京大学医科学研究所客員教授併任。2011年よりノルウェー・ベルゲン大学客員教授。2015年名古屋大学医学部名誉教授就任。日本再生医療学会顧問、日本炎症再生医学会名誉会員として再生医療の研究と臨床の指導にあたる。株式会社再生医学研究所代表。近著に『改訂版・驚異の再生医療』
