ゲノムとは

ゲノムとは、ひとつの生物のすべての遺伝情報を含んでいる完全なＤＮＡ（デオキシリボ核酸）の塩基配列(えんきはいれつ)のことをいいます。ＤＮＡはリン酸と糖から構成されるリボン状の骨格に４種類の塩基（グアニン（Ｇ）、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、シトシン（Ｃ））が付着している構造をとっています。この塩基の並びを塩基配列と呼び、ＧＡＴＣの４つの文字でＤＮＡ構造を表すことができます。

ヒトゲノムの解読は、世界各国の協力によって行われました。そして、ワトソンとクリックという２人の科学者によるＤＮＡ二重らせん構造の発見から50年後の２００３年４月に、ほぼ完全な塩基配列が解読されたと発表されました。

その結果、現在ではヒトゲノムは、精子や卵子のもつ遺伝子量（ハプロイドまたは１倍体）として表すと30億塩基対(えんきつい)（塩基対：ベースペア、bp）、遺伝子にして約２～２・５万種類とされました。この精子と卵子が受精して２倍体（ディプロイド）となり、ヒトの身体を構成する体細胞になります。

また、ヒトとチンパンジーのゲノムの構造は１％強しか違わず、マウスのゲノムサイズもヒトとほぼ同等、遺伝子数はヒトよりやや少ない程度とされています。

ヒトゲノムＤＮＡは、細胞の核と細胞質内のミトコンドリアに存在します。

核ゲノム

細胞の核にあるＤＮＡで、ゲノムＤＮＡの大部分がここにあります。ヒトの標準的な体細胞の核ゲノムＤＮＡは、23対46本の線状のＤＮＡに分かれて、蛋白質に巻きつき、複雑な高次構造をとって染色体を形成しています（図５）。各対の一方は精子由来、もう一方は卵子由来です。

23対のうちの22対は１番から22番の常染色体を構成し、残りの１対は女性なら２本のＸ染色体、男性ならＸとＹ染色体です。

ミトコンドリアゲノム

１細胞あたり数千個存在するミトコンドリアには、16・６kb（キロベース、１kbは１０００bp）の環状のＤＮＡがあります。遺伝子から蛋白質を産生する時に必要とされるｔＲＮＡ（トランスファーＲＮＡ。ＲＮＡ＝リボ核酸）をつくる遺伝子など、37個の遺伝子をもっています。

受精卵がつくられる時には、ミトコンドリアは精子からはもち込まれず、卵子（すなわち母親）にのみ由来するため、ヒトのミトコンドリアゲノムＤＮＡは母親に由来することになります。

翻訳されるのは２・５％だけ

ゲノムＤＮＡには、遺伝の本質である遺伝子が含まれます。ヒトの一般的な遺伝子は、ｍＲＮＡ（メッセンジャーＲＮＡ）に転写され、その後、蛋白質を形成する情報を担います。

遺伝子は、ｍＲＮＡとして機能する部分に相当するＤＮＡであるエキソンと、転写後に切り取られるイントロン部分から構成されています。

エキソンよりイントロンのサイズのほうがはるかに大きいため、ヒト核ゲノムＤＮＡにおいては、遺伝子に関係するＤＮＡ配列はゲノムの４分の１程度しか占めていません。

ｍＲＮＡの一部は３つの塩基がひとつのアミノ酸に対応していくことで、アミノ酸がつながったペプチドに翻訳されます（図６）。翻訳される塩基配列に対応するＤＮＡは遺伝子と遺伝子に関連するゲノムの10％、したがって全ゲノムの２・５％にしかなりません。

一方、ゲノムの４分の３は遺伝子以外のＤＮＡからなり、その40％は同種の配列がゲノム全体に分散されて存在する反復配列と、一定の短い塩基配列が縦列に並ぶ反復配列が占めています。

後者のなかでは、染色体の中心部の動原体部分に局在して細胞分裂時のＤＮＡ分配に重要な役割を果たすα(アルファ)サテライトＤＮＡや、染色体ＤＮＡの両端にあって老化に関連があるテロメア配列が、細胞の機能の点から重要です。

ミニサテライトＤＮＡは５～50bpの単位の、マイクロサテライトＤＮＡは１～４bpの単位のそれぞれ縦列反復配列で、反復の数に個人差があり、病気の発症に関係する場合があることも知られています。