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こうごみょうだに
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1 横浜市立大学医学部平成 19 年度分子細胞生物学第 1 回試験問題平成 19 年 6 月 30 日 ( 土曜日 ) 10:00~11:30 へボンホール [ 注意事項 ] 1) 筆記用具時計以外のものは机の上に置かない 2) 携帯電話は時計機能も含めて使用禁止 3) 問題 A( 大野出題 :30 点 ) 問題 B( 鈴木出題 :56 点 ) 問題 C( 三浦出題 :14 点 ) に対する解答はそれぞれ別の解答用紙 ( 裏面も使用可 ) を記入すること * すべての解答用紙に氏名学籍番号を記入していることを確認するように 4) 試験終了後は全員分の解答用紙の回収が終了するのを待ち指示があるまで席をたたないこと 5) 不正行為があった場合には無条件に失格とする 1

2 問題 A( 大野出題 ) (30 点 ) 問 1 通伝子という言葉の定義を列挙せよ (6 点 ) 問 2 ヒトゲノム計画 ( ヒトゲノムの全塩基配列を決定する計画 ) は 21 世紀初頭に達成されたことになっている数万個の違伝子をほぼ網羅する通伝情報 ( 塩基配列 ) が分かったとして大きく報道されたしかし 2007 年の現在に至ってもヒトゲノム中の遺伝子のリストは不完全であるし総数も不明であるその理由を列挙せよ (6 点 ) 問 3 ヒトの体細胞の種類は 200 種類以上であるとも言われている各々の細胞 ( 受精卵から様々に分化した細胞に至まで ) は形も機能 ( 個体における役割 ) も一見大きく異なるが共通点も多数ある様々に分化した体細胞に共通していると予想される点を列挙せよ (6 点 ) 問 4 生体中のタンパク質の量は多くの場合厳密に制御されているその機構を列挙せよ (6 点 ) 問 5 生体中のタンパク質の質を制御している機構を列挙せよ (6 点 ) 2

3 問題 B ( 鈴木出題 ) (56 点 ) 問 6 細胞を構成する物質のうち下記の分類に対応する分子の具体例 ( 名称 : 略称不可 ) およびその細胞内での働きを ( ) 内に指定された数だけ答えなさいなおそれぞれの細胞内での働きについては 15 字程度で簡潔に記述すればよいまた機能が類似する分子があってもよい (14 点 ) 1 多糖 (3 種 ) 2 脂質 (3 種 ) 3 膜タンパク質 (3 種 ) 4 膜表在性タンパク質 ( 膜タンパク質に結合して細胞膜近傍に存在するもの )(1 種 ) 5 分泌タンパク質 (2 種 ) 6 細胞質ゾル内のタンパク質 (2 種 ) 問 7 キナーゼ (kinase) という総称で呼ばれる酵素群はどういう働きをするものか? その媒介する化学反応および細胞内での役割について簡潔に説明しなさい (2 点 ) 問 8 筋ジストロフィーの原因適伝子であるジストロフィンは 3,685 個のアミノ酸からなるこのタンパク質の分子量 (kda) を概算しなさいまたそれは水 (H 2 0) の分子量の約何倍になるか答えなさい (2 点 ) 問 9 分子細胞生物学においてタンパク質 A は ( 進化的に ) 非常に高く保存されているという表現をする場合があるこれはこのタンパク質 A のどういう特徴について述べたものか? またこのことからタンパク質 A の機能に関してどういうことが示唆されるのか? (4 点 ) 問 10 細胞膜におけるイオン低分子の輸送を担う膜タンパク質はその作用の仕方に基づいて大きく分けて 3 種に分類できるそれそれどのような総称で呼ばれるタンパク質でありどういう機能的な特徴をもつものか整理して記述しなさい (6 点 ) 3

4 問 11 細胞骨格線維はアクチンフィラメント微小管および中間径フィラメントの 3 つに大別される下記に列挙した観点を参考にしながらこれら各々の線維の特徴について理解していることを整理して記述しなさい (15 点 ) 1 構成する分子 2 構造的特徴 3 どのような細胞あるいは細胞内構造に観察されるか? 4 細胞間接着構造への連結 5 関連するモータ一分子の存在の有無存在する場合はその名称等 6 進化的保存性 7 通伝性疾患との関連 8 細胞内での機能問 12 生物は自然の流れにさからってエネルギーを消費しながら秩序を形成しているその秩序はさまざまなレベルの非対称性 / 極性 / 不均一性として生物体内の構造機能において現れる下記の細胞あるいは細胞内構造に見られる非対称性 / 極性 / 不均一性について具体的に記述しなさい (13 点 ) 1 リン脂質二重層の非対称性 2 膜タンバク質の構造の非対称性 3 細胞内外のイオン分布の非対称性不均一性 4 上皮細胞の非対称性 4

5 問題 C( 三浦出題 ) (14 点 ) 問 13 以下の設問に解答しなさい下記 6 種のタンパク質が合成される場は主に大きく 2 つに分類することができるその 1 つは膜に結合した Polysome でありもう 1 つは膜に結合していない Free Polysome である (C)Cytosolic protein (L)Lysosomal protein (M)Mitochondrial protein (N)Nuclear protein (P)Peroxisomal protein (S)Secretory protein 1) ここでいう膜とは何を意味するのか 2) 上記 6 種のタンパク質は下記のどちらで合成されるか記号で答えなさい 1) 膜結合性 Polysome 2) Free Polysome 3) 次の病気はタンパク質が正しい場所に局在できないために引き起こされる以下の病気において局在の異常を示すのは上の 6 種のタンバク質のいずれに対応するものか記号で答えなさい 1) l-cell disease 2) ZeIlweger syndrome 4) 一般にタンバク質は合成後最終的に機能する場所に局在するまでに様々な化学修飾を受ける上記 6 種のタンパク質のうちアスパラギン残基に糖鎖の付加が起こりうるものはどれか記号で答えなさい 5

6 横浜市立大学医学部平成 19 年度分子細胞生物学第 2 回試験問題平成 19 年 9 月 7 日 ( 金曜日 ) 8:50~10:20 へボンホール [ 注意事項 ] 1) 筆記用具時計以外のものは机の上に置かない 2) 携帯電話は時計機能も含めて使用禁止 3) 問題 A(60 点 ) 問題 B(40 点 ) に対する解答はそれぞれ別の解答用紙 ( 裏面も使用可 ) を記入すること * すべての解答用紙に氏名学籍番号を記入していることを確認するように 4) 試験終了後は全員分の解答用紙の回収が終了するのを待ち指示があるまで席をたたないこと 5) 不正行為があった場合には無条件に失格とする 6

7 問題 A 問 1 以下のグラフはあるリガンドについて様々なリガンド濃度における細胞応答反応の相対値及びリガンドのレセブターへの結合の相対値を示したものである 1) このグラフが直接示している事を述べよ (5 点 ) 2) このグラフが意味している事を説明せよ (5 点 ) 問 2 ( 細胞内 ) シグナル伝達機構の解析は細胞の応答反応を指標として行われる細胞の応答反応は多くの細胞に普遍的に見られる反応と特別な細胞に特異的に見られる反応に分けられる具体的な細胞応答反応の例を挙げ細胞の種類細胞外刺激レセブター細胞内シグナル経路細胞応答について具体的に説明せよ (10 点 ) 問 3 細胞周期のチェックポイントという言葉の意味を説明せよ (10 点 ) 問 4 CDK-サイクリン複合体は細胞周期の特定の時期にブロテインキナーゼ活性を発揮し細胞周期の進行に必要なタンパク質のリン酸化を介して細胞周期を制御しているこの CDK-サイクリン複合体の活性はタンパク質の合成翻訳後修飾分解などにより多元的に制御されているこの制御の機構を具体的に説明せよ (10 点 ) 7

8 問題 B 問 1 以下の英文は Science 誌 316 巻 2007 年 5 月 18 日号頁に掲載された Wilms Tumor Suppressor WTX Negatively Regulates Wnt/β-Catenin Signaling と題する論文 (Major 他 11 名著 ) の要旨 ( 一部略 ) であるこの文章を良く読み下線部に関する問いに答えよ ( 計 20 点 ) Aberrant Wnt signal transduction is involved in many diseases. In colorectal cancer and melanoma, mutational disruption of 1)proteins involved in the degradation of β-catenin, the key effector of the Wnt signaling pathway, results in 2)stabilization of β-catenin and, in turn, activation of transcription. We have used affinity protein purification and mass spectrometry to define 3)the protein interaction network of the β-catenin destruction complex. This assay revealed that WTX, a protein encoded by a gene mutated in Wilms tumors, forms a complex with β-catenjn, AXIN1, B-TrCP2 (β -transducin repeat-containing protein 2), and APC (adenomatous polyposis coli). Functional analyses in cultured cells demonstrate that WTX promotes β-catenin ubiquitination and degradation, which antagonize Wnt/β-catenin signaling. These data provide a possible mechanistic explanation for the 4)tumor suppressor activity of WTX. Wilms tumor: ウィルムス腫瘍 ( 幼児の悪性腎腫瘍 ) WTX: ウィルムス腫瘍の約 30% に変異が見られる遺伝子として 2007 年 2 月 ( この論文が発表される 3 ヶ月前 ) に報告された正常細胞において発癌を抑制している tumor suppressor であると考えられている negatively regulates: ネガティブに調節すること即ち抑制することを意味する colorectal cancer: 大腸がん melanoma: 黒色腫 ( メラニン産生細胞より生じる悪性腫瘍 ) degradation: 分解 1) Wnt シグナルによるβ-catenin の分解制御に関わるシグナル伝達因子 ( タンパク質 ) の中で家族性大腸腺腫症の原因遺伝子によりコードされているもの何か一つ挙げよ (3 点 ) 8

2) がん細胞において分解を逃れたβ-catenin の機能として適当なものを次の中から一つ選べ (5 点 ) 特定タンパク質のユビキチン化を促進特定タンパク質のリン酸化を促進特定遺伝子の転写を促進細胞死を誘導 3) この論文ではβ-catenin 分解に関わる新たなタンパク質を見出す目的でタンパク質間相互作用の網羅的解析 (β-catenin Axin-1 APC

9 2) がん細胞において分解を逃れたβ-catenin の機能として適当なものを次の中から一つ選べ (5 点 ) 特定タンパク質のユビキチン化を促進特定タンパク質のリン酸化を促進特定遺伝子の転写を促進細胞死を誘導 3) この論文ではβ-catenin 分解に関わる新たなタンパク質を見出す目的でタンパク質間相互作用の網羅的解析 (β-catenin Axin-1 APC と結合するタンパク質を精製し質量分析により同定する ) を行っている下の図はその結果をまとめた論文中の図である 1~8 の番号を付した相互作用の中でこの論文で新たに見出されたものを 4 つ挙げよ矢印の方向は考慮しなくて良い (4 点 ) 4) WTX 遺伝子の変異 ( 不活性化 ) が癌発症の原因となる理由についてこの論文で明らかにされた事柄を基に考察せよ (8 点 ) 9

10 問 2 下の図は細胞外からのシグナルを受けて遺伝子の発現が調節される迄のシグナル伝達経路を模式的に示したものである 1~4 に当てはまる語句を語群より選べ (8 点 ) 語群 : 細胞内シグナル伝達因子リガンド受容体転写因子問 3 次の細胞応答に関わる代表的なシグナル伝達因子を語群より 5 つずつ選べ (10 点 ) 1) インスリンによるブドウ糖の取込み促進 2) 低酸素状態における赤血球産生の促進語群 :PIP3 エリスロポエチンインスリン受容体 VHL JAK STAT HIF-1 グルコーストランスポーター PI3 キナーゼ IRS-1 10

11 問 4 アポトーシスに関連する a)~f) の記述を 1) 正しいもの 2) 誤ったものに分けよ (12 点 ) a) 細胞死の形態は大きくネクローシス ( 壊死 ) とアポトーシスに分けられる b) プログラム細胞死とは偶発的な死ではなく特定の遺伝子産物が関わるシグナル伝達に依存した細胞死である c) チトクローム c のミトコンドリアからの漏出はアポトーシスに関わるシグナル伝達経路を活性化する要因の一つである d) アポトーシスの誘導には多くの場合カスパーゼと呼ばれるタンパク質分解酵素を含むシグナル伝達が関与する e) アポトーシスを抑制する因子として知られる NFKB は種々のサイトカインにより活性化される転写因子である f) ネクローシスによる細胞死の特徴はヌクレオソーム単位での DNA 断片化を伴うことである問 5 細胞運動の制御に関する a)~e) の記述を 1) 横紋筋についての記述 2) 平滑筋もしくは非筋細胞についての記述 3) 横紋筋平滑筋非筋細胞に共通の記述に分けよ (10 点 ) a) カルシウムによる運動制御にはトロポニン C と呼ばれるカルシウム結合タンパク質が関与する b) カルシウムによる運動制御には主としてカルモジュリンと呼ばれるカルシウム結合タンパク質が関与する c) カルシウム非依存的で Rho キナーゼに依存する制御機構が関与する d) ミオシンと呼ばれるモータータンパク質が関与する e) アクチンと呼ばれる繊維形成タンパク質が関与する 11

12 横浜市立大学医学部平成 19 年度分子細胞生物学第 3 回試験問題平成 19 年 11 月 8 日 ( 木曜日 ) 8:50~10:20 へボンホール [ 注意事項 ] 1) 筆記用具時計以外のものは机の上に置かない 2) 携帯電話は時計機能も含めて使用禁止 3) 問題 A( 大野出題 :40 点 ) 問題 B( 北村出題 :30 点 ) 問題 C( 矢澤出題 :30 点 ) に対する解答はそれぞれ別の解答用紙 ( 裏面も使用可 ) を記入すること * すべての解答用紙に氏名学籍番号を記入していることを確認するように 4) 試験終了後は全員分の解答用紙の回収が終了するのを待ち指示があるまで席をたたないこと 5) 不正行為があった場合には無条件に失格とする 12

13 問題 A( 大野出題 ) (40 点 ) 解答にあたっては分子細胞生物学の講義で学んだ用語を正確に用いると同時に説明を求められた場合には正確な日本語の文章で記載すること ( 用語は英語でもよい ) 問 1 がんは細胞の病気である多くのがんでは細胞のどのような性質が異常となっているのか? がん細胞に頻繁に見られる細胞の性質の異常の例を 5 個列記せよ (10 点 ) 問 2 ヒトがんにおける遺伝子異常の詳細 ( どの遺伝子のどのような異常など ) が明らかとなる以前からヒトがんの原因が. 遺伝子の異常にあることを示唆する様々な観察結果や実験結果が得られていたそのような状況証拠の具体例を 2 例あげ各々について簡潔に解説せよ (10 点 ) 問 3 がん遺伝子について以下の問いに答えよ (10 点 ) (1) ヒトのがんに関わるがん遺伝子の代表例を一つ挙げよ (2) (1) で挙げたがん遺伝子ががん細胞において示す遺伝子変異の性質は機能獲得型機能喪失型のいずれか? またその根拠はどのような事実に求められるのか? (3) (1) で挙げたがん遺伝子によってコードされたがん遺伝子産物の正常細胞における機能はなにか? そしてがん細胞ではその機能がどのように異常になっているのか? 簡潔に説明せよ問 4 がん抑制遺伝子について以下の問いに答えよ (10 点 ) (1) ヒトのがんに関わるがん抑制遺伝子の代表例を一つ挙げよ (2) (1) で挙げたがん抑制遺伝子ががん細胞において示す遺伝子変異の性質は機能獲得型機能喪失型のいずれか? またその根拠はどのような事実に求められるのか? (3) (1) で挙げた一がん抑制遺伝子によってコードされたがん抑制遺伝子産物の正常細胞における機能はなにか? そしてがん細胞ではその機能がどのように異常になっているのか? 簡潔に説明せよ 13

14 問題 B ( 北村出題 ) (30 点 ) 以下の文章は新生物 neoplasia( 腫瘍 ) に関する事項を病理学的観点から述べたものです文章内の空欄の (1)~(20) 内に適切な言葉を入れなさい腫瘍は生体の細胞に由来する異常な細胞が ( 1 ) 性 ( 2 ) 性 ( 3 ) 性に増殖する病態でありその結果過剰な塊 = 腫瘤 tumor を形成する腫瘍組織の構成成分としては腫瘍細胞自体である ( 4 ) とこれに誘導されその生存や増殖を支持する血管や結合組織からなる ( 5 ) に区別される腫瘍の分類は様々であるが原則として生物学的振るまいすなわち宿主個体への影響度の差異により良性と悪性に発生毋地 ( 由来細胞 ) の差異により上皮性と非上皮性に分けこれらの力テゴリーを組み合わせた四種類に分類するのが基本である腫瘍の命名はその頭に由来細胞をつけて ~ 腫などとするが悪性の腫瘍の場合は特別に上皮性のものは ~( 6 ) 非上皮性のものは ~( 7 ) というちなみにがんあるいはガンという語句は悪性腫瘍 ( 上皮性 + 非上皮性 ) とほぼ同義的に使用されている腫瘍を良性と惡性に区別することは患者さんの治療方法の選択や予後の推測に欠かせない臨床病理学的に非常に重要な課題でありその判定には出来るだけ多くの情報を得ることが必須である中でも病理組織学的な診断は中心的役割を担っており病理診断医師の責任は重い一般的な傾向として悪性腫瘍は良性腫瘍に比して ( 8 ) が速く従って組織上 ( 9 ) 像もより高頻度にみられるまた細胞核の染色体異数倍数性や DNA 増量を反映して一般的に ( 10 ) が増加し大型化するがその程度がまちまちで核の大きさや形の不揃いが目立つ場合が多いこれを ( 11 ) という一方腫瘍細胞は発生した組織細胞の形態と機能を種々の程度で保持しておりこれを腫瘍細胞の ( 12 ) というその程度は腫瘍の悪性度が強くなるにつれ ( 13 ) する傾向にある良性腫瘍と悪性腫瘍の決定的差異は増殖様式であり良性腫瘍は発生部位に限局して圧排性に増殖するこれに対して悪性腫瘍では周囲の健常組織に連続的に侵入して破壊性に増殖するさらに血管やリンパ管を経由しあるいは種を播くように体確内にばらまかれ発生部位の病変 ( 原発巣という ) から非連続的に他の臓器組織に増殖果を形成することが少なくない連続的に侵入増殖することを ( 14 ) 非連続的に増殖することを( 10 ) というこのような性質のため悪性腫瘍は治療が因難でしばしば患者さんの命を奪う ( 致死的な ) 病気であるそれでは腫瘍 ( とりわけ悪性腫瘍 ) はどのように発生し進展するのであろうか現在腫瘍は単クローン性に発生するすなわち一個の前駆細胞 ( 幹細胞?) が異常細胞に変化することから始まるとされているこれが正常細胞よりも増殖アドバンテージが高ければ次第にそのクローンサイズ ( 構成細胞数 ) が増大し正常細胞を圧排置換するその増殖細胞群中に増殖ア 14

15 ドバンテージがより高い異常細胞がさらに生じこれを繰り返すことによりいわゆるサブクローンを次々と形成していくことになるその結果腫瘍全体として悪性度が次第に増大していくのであるがこのような段階的な発生進展様式を ( 10 ) 発癌という一方で臨床的に認識できる段階まで育った腫瘍は悪性度等において性格の異なるいくつものサブクローンからなっているこれを腫瘍の ( 17 ) という以上の腫瘍細胞の各段階での表現型の変化はそれそれが遺伝子レベルでの変化の結果生じている腫瘍細胞における遺伝子異常は基本的にはアトランダムに起こるが増殖アドバンテージが他のそれより高いサブクローンが偶然生じるとこれが種々の要因 ( 選択圧 ) により選択されその結果他のサブクローンより優位になると考えられている悪性腫瘍の発生進展に関与する遺伝子異常は細胞の增殖分化死 DNA 修復等に関連する遺伝子に生じると考えられているこれらの遺伝子の異常はヒトの場合おおよそ 9 割近くが ( 18 ) 物質 ( 10 ) 感染 ( 20 ) 暴露などの外来性因子によって惹起されるとされている 15

問題 C( 矢澤出題 ) (30 点 ) 下記の文章を読んで文末の設問に答えよ 68 歳女性図 1 に示すように左肺に巨大な腫瘍が発見され手術が行われた顕微鏡的に観察すると図 2 に示すように 4 つの異なった形態を示す癌細胞が認められたこれら 4 成分の癌細胞が別々に発生したのかあるいは同一癌細胞が形態を変化させたのかを明らかにするため正常肺組織および肺癌各成分から DNA

16 問題 C( 矢澤出題 ) (30 点 ) 下記の文章を読んで文末の設問に答えよ 68 歳女性図 1 に示すように左肺に巨大な腫瘍が発見され手術が行われた顕微鏡的に観察すると図 2 に示すように 4 つの異なった形態を示す癌細胞が認められたこれら 4 成分の癌細胞が別々に発生したのかあるいは同一癌細胞が形態を変化させたのかを明らかにするため正常肺組織および肺癌各成分から DNA を抽出し以下のような操作を行った操作 1: 抽出した DNA の一部を制限酵素 HpaⅡを用いて切断処理し HpaⅡ 処理 DNA と HpaⅡ 未処理 DNA を用い X 染色体に位置しているアンドロゲンレセプター (androgen receptor) 遺伝子のうち鎖長に個体差のあるイントロン領域を下図左の如く PCR により増幅し下図右の結果を得たなお PCR により増幅した領域のアンドロゲンレセプター対立遺伝子にはその両方に HpaⅡ 切断部位が存在しているまたメチル化された HpaⅡ 切断部位は HpaⅡで切断することができない 16

17 操作 2: 抽出した DNA を用い X 染色体に位置している PGK-1(phosphoglycerate kinase-1) 遺伝子のうち制限酵素 BstXI 切断部位を含む領域を下図左の如く PCR により増幅しこの増幅産物を制限酵素 BstXI を用いて切断処理することにより下図右の結果を得たなおこの患者さんは PGK-1 対立遺伝子の一方にのみ BstXI 切断部位を有している設問おこなった解析の結果から同一癌細胞から発生した可能性が高いと考えられる成分が明らかになったそれはどの成分か下記のキーワードを用いその根拠とともに述べなさいキーワード : 不活性化クロナリティー (clonality) LOH(loss of heterozygosity) 17

報道発表資料 2006 年 4 月 13 日独立行政法人理化学研究所抗ウイルス免疫発動機構の解明 - 免疫アレルギー制御のための新たな標的分子を発見 - ポイント異物センサー TLR のシグナル伝達機構を解析インターフェロン産生に必須な分子 IKK アルファを発見免疫アレルギーの有効

報道発表資料 2006 年 4 月 13 日独立行政法人理化学研究所抗ウイルス免疫発動機構の解明 - 免疫アレルギー制御のための新たな標的分子を発見 - ポイント異物センサー TLR のシグナル伝達機構を解析インターフェロン産生に必須な分子 IKK アルファを発見免疫アレルギーの有効 60 秒でわかるプレスリリース 2006 年 4 月 13 日独立行政法人理化学研究所抗ウイルス免疫発動機構の解明 - 免疫アレルギー制御のための新たな標的分子を発見 - がんやウイルスなど身体を蝕む病原体から身を守る物質としてインターフェロンが注目されていますこのインターフェロンのことはご存知の方も多いと思いますが私たちが生まれながらに持っている免疫をつかさどる物質です免疫細胞の情報の交換やウイルス感染に強い防御を示す役割を担っています