遺伝子の可能性

質問

私は、遺伝子の可能性について興味をもっている学生です。
質問なんですが、
生体内成分の分布というのは遺伝子操作によって、変更可能なんでしょうか？
例えばＡという成分を茎に多く含む植物
（成分Ａを合成する細胞は茎以外にも存在するが、成分Ａは比較的多く茎に存在する）があり、その成分Ａを茎ではなく果実に多く含有させたいと考えたとき、それは遺伝子レベルの操作で変更できるものなんでしょうか。

稚拙な文章で申し訳ないのですが、どなたかご意見を頂けないでしょうか。

回答No.5

otx · ベストアンサー

＞生体内成分の分布というのは遺伝子操作によって、変更可能なんでしょうか？

変更可能です。しかし、なんでもかんでもというわけではありません。
生体成分を変えるのに用いられる遺伝子操作は、主に次のことをやることで実行されます。

１、外来の（他の生物の）タンパク質を発現させる
２、ある遺伝子の発現をおさえる

１についてですが、これは比較的簡単です。遺伝子とはタンパク質を作るための設計図ですので、ある生体成分がタンパク質である場合、そのタンパク質の設計図である遺伝子をその生物に導入するとできます。
このとき、ある組織だけにそのタンパク質Aを発現させたいというときはどうするかというと、もともと生物の体の中では、ある特定の遺伝子はある特定の組織でしか発現しないように調節されているものもあります。そのような発現を調節するものは、同じDNA上にあり、

DNA---調節する領域ーーーー遺伝子A----DNA

こんな風にDNAがあるので、この調節する領域と遺伝子Aを生物に導入してやると、その発現の調節に応じて特定の組織でtタンパク質A発現させることが可能です。
仮に、体全体で発現させたい場合は、体全体で発現するような調節する領域をつなげた遺伝子を導入すればいいわけです。

１のことを利用して作られたものは、お乳にAATというタンパク質を作らせた羊、ウイルスのタンパク質を作らせたバナナ（食べることでワクチンとして利用）などがあります。

２ですが、これは少し難しいのですが、タンパク質はmRNAという物質があるのですが、そのmRNAからタンパク質が出来ないようにアンチセンスRNAというものを作らせるような遺伝子を導入してやるという手法です。
これも

調節する領域ーーーーーーアンチセンスRNA

という遺伝子を生物に導入してやります。調節する領域によってある特定の組織か体全体か調節出来るのは１と同じです。そうするとタンパク質Bは作られなくなります。
例えばタンパク質Bが、次のような物質CからDが合成にさせるのに働いているとします。

化学物質C→→→→→→→→化学物質D
　　　　　　　　↑
　　　　　　タンパク質B

するとCからDは作られません。これを利用してある組織では化学物質Dが含まれないような生物が出来ます。逆に、化学物質Cが多く含まれる生物としても作られています。

このようにして作られたものは、日持ちが良くなるトマト（フレーバーセーバートマト）です。ペクチン（化学物質C）を分解する（化学物質Dにする）酵素（タンパク質B）を発現しないようにしてあります。

最初に、なんでもかんでもとはいかないと書きました。というのは、１のようにタンパク質であったら、あくまで理論上はいくつでも入れることは出来ます。
しかし、化学物質はそうはいきません。合成経路がまずはわからないといけませんし、材料となる化学物質がその生物にない場合は、それを作る合成経路自体を遺伝子導入によって構築する必要があるからです。

ある一部でもその生物に存在するものを修飾することは出来ますが、全く存在しないものを構築するのには限界があります。

お礼

詳しい方法まで示していただいて、ありがとうございます。
なるほど、タンパク質と違って、化学物質を合成させるのは、至難の業なんですね。
化学物質を分解する酵素の発現を抑制ですか…
天才的ですね。

回答No.4

Kunishige

こんにちは！

回答　：　場合による。一概には言えない。可能性だけなら十分にある。

その成分を多く含有させたとしても受容体が無ければ反応しないし、
成分が多くても一定濃度に戻そうとする機構が在れば抑制作用が働いて何も起こらないこともある。

植物の場合は植物ホルモンを調整してやることにより目的の部位を形成させることは出来るが（カルス実験でもして試して下さい）、
葉に多く含まれている色素を根に大量に持っていったとしても根が葉に変化することは無い。

お礼

やはり可能性はあるのですね。
可能性があるのなら十分考えてみる価値はありそうですね。
ありがとうございました。

回答No.3

sevenless

いわゆる「遺伝子組み換え作物」というものもこれに当てはまります。
ペクチンを多く含むトマト、オレイン酸を多く含む大豆、イソフラボンを多く含む大豆、いずれも実際に栽培され、流通し、人の口に入っています。

お礼

返信ありがとうございました。
実際に流通しているのですね。
遺伝子組換え作物は安全性や生物倫理の面から、社会的に受け入れられにくいと考えていたので、流通させるには相当な努力が必要そうですね。

回答No.2

sevenless

可能です。
AAT という酵素の一種をミルク中に分泌する羊が２０年近く前に実際に作られて以来、技術は発展を続けています。「生物工場 (biofactory)」をキーワードに検索すれば、様々な例が見つかるでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。
ミルク中に分泌させるというのは、「羊を殺さなくてすむ」という観点からすると、理想形ですね。
「biofactory」に関して調べていきたいとおもいます。

回答No.1

noname#160321

極端に単純にお答えすれば「可能です」。
育種でさえある程度可能でしょう。
ただ、遺伝子工学で作るのは結構メンドイ。
その植物の「発生」「成熟」「繁殖」機序を求めて、例えば果実に目的物質が蓄積されるような工夫をしなければなりません。
特定の段階でのみ発現するような遺伝子を作るのはかなり工夫が必要でしょう。ポストゲノムの第二段階以降かな？

お礼

返信ありがとうございます。
なるほど、可能ではあるが、結果に至るまでの過程の解明が難しいのですね。
参考になりました。