The b -globin gene family
人間のゲノムは、約30億塩基対から構成されています。 最近まで、科学者たちはこの大量の DNA に 10 万近くの異なる遺伝子がコードされていると予測していましたが、ヒト ゲノム全体の配列決定がほぼ完了した現在では、その数はわずか 3 万にまで減少しています。 実際、ゲノムを詳細に分析した結果、ゲノムの 90% 以上が非機能的な DNA で構成されていることがわかりました。
残りの機能的 DNA のうち、タンパク質をコードする遺伝子の 25 ～ 50% はハプロイドゲノムで一度だけ見つかり、孤立遺伝子として知られています。 しばしば、特定の遺伝子を取り囲むDNAには、その遺伝子のコピーであるが、同一ではない近接した配列が含まれている。 これらの複数のコピーは、重複と分岐の結果であると考えられている。 これは、一つの遺伝子がまず複製され、その後、選択圧を受けて、祖先の遺伝子と配列が似ているが同一ではない遺伝子に変異するプロセスである。 このようなプロセスの一例として、β-グロビン遺伝子ファミリーの発展が挙げられる。 異なる種のグロビン家遺伝子の塩基配列が決定された後、グロビン家遺伝子の発展を予測する進化木が作成された。 提案されたツリーを以下に示す。植物のレグヘモグロビンから動物のヘモグロビン、ミオグロビンへの遺伝子の分岐を示したものである。 各分岐点で遺伝子は複製され、その後突然変異で新しい、しかし類似した遺伝子に変化している。 例えば、歴史のある時点で、共通の祖先の遺伝子がまず重複を起こした。 図1：グロビン・ファミリー・ツリーの図（Lodish et.al. これまでに、様々な機能を持つ数多くの遺伝子ファミリーが同定されている。 例えば、機能的なヘモグロビン分子を形成するには、2つのb -グロビンファミリーポリペプチドと2つのa -グロビンファミリーポリペプチドおよび4つの小さなヘムグループを組み合わせることによって、このような2つの遺伝子ファミリーからの産物を使用する必要がある。 図2：11番染色体上のβグロビン遺伝子ファミリー (Lodish et.al., 2000)
これらの異なる遺伝子によってコードされるヘモグロビンはすべて、血液中で酸素を運搬する機能を持つが、それぞれの遺伝子には特定の機能のバリエーションが見られる。 例えば、イプシロングロビン遺伝子は通常胚の卵黄嚢で発現し、AgとGg遺伝子は胎児の発育期のみに発現する。 これらのヘモグロビンは、bおよびd遺伝子によってコードされる成体ヘモグロビンよりも酸素に対する結合親和性が高い。 この結合力の高さによって、胎児は母親と競合することなく、血液からうまく酸素を取り出せるのである。 成体ヘモグロビンは酸素親和性が低いため、組織（特に筋肉）への酸素の供給がうまくいく。
グロビン遺伝子ファミリーの二つの領域には、偽遺伝子（斜線のボックス）として知られる非機能的な配列がある。 これらの遺伝子は機能的なグロビン遺伝子に似ていますが、進化の過程で配列が変化したため、もはやmRNAに転写されません。
ヘモグロビン分子のサブユニットをコードする遺伝子の1つがわずかに変化するだけで、悲惨な結果になることがあります。 この研究室では、βグロビン遺伝子の異なる変異によって生じる2つの病気に焦点を当てます。
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