PCBの発癌性と遺伝子発現

　ポリ塩化ビフェニル（PCBs）はビフェニルの水素を塩素で置換した化合物の総称であり，日本では1968年に発生した油症事件の原因物質のひとつとして知られている。絶縁体や熱媒体などに広く使われていたが，その毒性と蓄積性が明らかとなり，日本では1972年以降一般に生産と使用が中止されている。PCBの中で，塩素原子がベンゼン環に結合している位置により扁平構造をとることが可能な異性体は，コプラナーPCBと呼ばれる。コプラナーPCBは毒性が強く，またマウスやラットの肝臓に対して発癌性を示す。コプラナーPCBには遺伝子に対する変異原性が認められず，発癌性は癌化を促進する作用によると考えられているが，その機構は充分には明らかになっていない。

　さて遺伝子の発現とは，単純に言えば，細胞の中でDNA（デオキシリボ核酸）上に刻まれた遺伝情報がmRNA（メッセンジャー・リボ核酸）に転写され，さらにその情報を元にタンパク質が合成されるという一連の過程のスイッチがオンになっている状態と考えることができる。ある遺伝子（DNA）からmRNAへの転写が起こるには，DNAのどこから読み始めるのかという場所，即ち転写開始点が指定されている。多くの場合，転写開始点から遺伝暗号が読まれる方向と反対側（これを上流側という）に転写を調節する領域が存在する。一般に，遺伝子の発現はDNA中の調節領域の配列の一部に遺伝子発現を調節する役割のタンパク質が結合することによって引き起こされると考えられている。私たちは，PCBを作用させることによって特定の遺伝子が発現して普段は存在しないようなタンパク質が合成されてくるのではないかと考え，ラットの正常な肝臓の培養細胞を用いて調べたところ，強い毒性を持つコプラナーPCBである33' 44' 5-ペンタクロロビフェニル（PenCB）が肝癌のマーカーのひとつであるグルタチオンS-トランスフェラーゼ −P（GST-P）という酵素の遺伝子を発現させることがわかった。GST-Pは本来ならば正常なラットの肝臓には発現していない酵素である。この特異的な遺伝子発現の調節機構を調べるために，GST-P遺伝子の調節領域と調べたい遺伝子の発現をモニターするためのレポーター遺伝子と呼ばれる別の遺伝子を結合したプラスミドDNA（細胞内で宿主の染色体とは別に自律的に複製されるDNA分子）をラットの肝臓の培養細胞に取り込ませた。GST-Pの調節領域のレポーター遺伝子としてクロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ（CAT）という酵素の遺伝子を用いた。つまり，この場合はCATの活性を測ることがGST-Pの発現量を調べることになり，さらにGST-Pの遺伝子に及ぼすPenCBの作用を調べることになる。

　図１に示したような種々の長さのGST-P遺伝子の調節領域（A, B, C）とCAT遺伝子を結合したプラスミドDNAをラットの肝臓の培養細胞に取り込ませて，10⁻⁷モル濃度（33 ng/ml）のPenCBを培養液中に加えて36時間細胞を培養したときのCATの発現量を比較した（図２ａ）。PenCBによるGST-Pの発現誘導にはGST-P遺伝子の上流側の調節領域にある GPEI（GST-PエンハンサーI）と呼ばれる約120塩基対（遺伝子の断片の長さは配列の塩基対の長さで表す）の領域が必要である可能性が示された。さらにGPEI領域，またはその中心となる部分（38塩基対）とCAT遺伝子を結合したプラスミド DNA（図１のＤ,Ｅ）を導入した場合にもPenCB の暴露によりCATの発現量が増加し，この領域が必要であることが確認された（図２ｂ）。GPEI領域はラットの肝癌細胞においてマーカーであるGST-Pの遺伝子が発現するのに必要な領域であることがすでに明らかにされている。ラットの正常細胞でのPenCBによるGST-Pの発現と細胞の癌化との関連が注目される。

　コプラナーPCBは，最近廃棄物焼却施設からの発生や環境汚染が問題となっているダイオキシン類（ポリ塩化ジベンゾ-p-ジオキシン（PCDD）及びポリ塩化ジベンゾフラン（PCDF）の総称）と類似の構造を持つ化合物であり，その毒性や作用にはダイオキシン類と共通の機構があるのではないかと考えられている。生体に移行しやすく，使用が中止されてから20年以上が経過した現在もなお環境中に残留していることからも，今後ともその存在に注意する必要がある。GST-Pの遺伝子発現の調節機構を解明することがコプラナーPCBの毒性発現機構の解明につながることを期待している。

　（実験に用いたプラスミドDNAは大阪大学薬学部の今川正良先生よりご供与いただきました。）