欠失突然変異は、ヌクレオチドが DNA から除去されることです。これにより転写リーディング フレームが変化し、不正なタンパク質が形成されます。
私たちの細胞の一つ一つは、すべてのタスクを驚くほど効率的に実行できる強力な機械ですが、進化と自然選択の全体像の教訓の 1 つが示しているように、私たちの細胞は完璧ではありません。より具体的には、細胞分裂中に 2 つの同一の娘細胞に自己複製する細胞の能力は、100% 保証されたプロセスではありません。 DNA 複製中にミスが発生する可能性があります。このプロセスで最も一般的なミスの 1 つは、欠失突然変異と呼ばれます。
しかし、このタイプの変異の詳細に入る前に、細胞の核における DNA 複製の基本的なプロセスを簡単に見てみることが重要です。
DNA複製の概要
ご存知かもしれませんが、私たちの DNA は、遺伝物質のサブユニットであるヌクレオチドで構成されています。これらのヌクレオチドはそれぞれ、デオキシリボースと呼ばれる糖、リン酸基、および窒素含有塩基の 3 つの部分で構成されています。 DNA の二重らせん鎖の古典的な図を見ると、「はしご」の外側はリン酸基と糖でできており、はしごの「横木」は窒素塩基対で構成されています。これは、細胞質分裂の前に娘細胞の核の新しい DNA 鎖への複製を含む、私たちの遺伝情報の観点から作用が起こる場所です。
(写真提供:Forluvoft / ウィキメディア・コモンズ)
現在、これらの窒素含有塩基は、含まれる水素、酸素、窒素分子の数に応じて、4 つの完全なヌクレオチド、アデニン、グアニン、シトシン、チミンの間の重要な差別化要因を形成しています。 (A、G、C、および T で表されます)。グアニンとシトシンのように、チミンとアデニンは常にペアになります。 DNA のすべての鎖にはマスター鎖と相補鎖があり、それぞれが二重らせんはしごの段を横切って対になるヌクレオチドを含んでいます。たとえば、マスター鎖のグアニンは、相補鎖のシトシンと対になります。これらのヌクレオチドのペアのそれぞれは塩基対と呼ばれ、3 つの塩基対ごとにコドンと呼ばれるものが形成されます。各コドンは、タンパク質の基本単位であるアミノ酸を「コード」します。
DNA 複製、より具体的には転写の過程で、DNA ポリメラーゼは 1 つのコドンから始まり、遺伝子の行を下って移動し、mRNA の反対側の鎖の適切なヌクレオチド塩基をそれぞれコピーします。ただし、このコピーは常に正確に行われるとは限らず、欠失突然変異が発生します。
欠失変異とは?
DNA ポリメラーゼが DNA の鋳型鎖を下っていくとき、基本的に 1 つまたは複数のヌクレオチドをスキップしてスリップすることがあります。これは、配列が DNA 鎖からそれぞれの mRNA 鎖に適切に転写されないことを意味します。代わりに、ヌクレオチドの配列全体が「読み取りフレーム」をシフトし、フレームシフトと呼ばれるものが生じます。上で説明したように、塩基対は特定のアミノ酸をもたらすコドンと呼ばれる 3 つのセットにグループ化されるため、フレームシフトはこのパターンを乱し、この欠失に続いて塩基対、コドン、および後続のアミノ酸/タンパク質のすべてを変更します。ヌクレオチド塩基。
したがって、産生された遺伝子は機能できない可能性があります。機能していない遺伝子は、そのような欠失が遺伝子のどこで発生するか、またどのタイプの細胞が欠失を経験するかに応じて、無害なものから非常に有害なものまで、幅広い影響を与える可能性があります。場合によっては、3 つのヌクレオチドが欠失すると (例:フルコドン)、1 つのタンパク質から 1 つのアミノ酸が欠落することになり、欠失変異の詳細によっては深刻な問題になる可能性があります。 1 つまたは 2 つのヌクレオチドが削除され、より大きなフレーム シフトが発生した場合、その影響は DNA 配列全体により広範囲に及びます。これにより、ナンセンス コドン (フィラー) と停止コドンの順序も乱され、適切な複製がさらに困難になります。
減数分裂の場合、DNA の長い部分が 1 本の鎖から別の鎖に切り替わることがあり、これは交差と呼ばれるプロセスであり、これらの部分の長さが同じでない場合、またはそれらが欠失している場合は、より大きな部分が生じる可能性があります。 DNA が正しく転写されていません。
欠失変異は深刻ですか?
これらのタイプの遺伝子変異を軽視すべきではありませんが、前述のように、私たちの細胞は非常に複雑で効率的な機械であるため、DNA 複製に悪影響を与える前に、自分の間違いのいくつかを検出することさえできます. DNA ポリメラーゼは主要な転写酵素ですが、2 つ目の酵素であるエキソヌクレアーゼが存在します。これは、ポリメラーゼの後に続き、テンプレートと完全に一致しない DNA のセクションをすべて除去します。不適切なセクションを切り取ることでいくつかのミスを回避できますが、これは完全な検出システムではありません。
幸いなことに、これらのタイプの突然変異は、生殖につながる細胞、つまり配偶子の組織で発生した場合にのみ表現型の違いを生み出します。このような細胞の小さな欠失は小さな身体的異常を引き起こす可能性がありますが、大きな欠失は流産、深刻な遺伝的欠陥、および早期死亡のリスクを高める可能性があります.体の他の細胞では、そのような欠失突然変異は大規模な機能にあまり影響を与えません。人間の場合、そのような突然変異が発生した場合、細胞核の正確なメカニズムにより、予想よりも少ない頻度で悪影響を及ぼします。
そうは言っても、深刻な欠失変異を患って生まれた子供は、遺伝性ニューロパシー、スミス・マゲニス症候群、ウィリアムズ・ビューレン症候群などの特定の身体的異常を含む、直接関連することが知られているいくつかの疾患があります。より小さな身長サイズとして。
最後の言葉
私たちは自分の体を自立した機械と考えており、すべての可動部分が常にそうではないことを認めたくありません。 正しく機能します。しかし、事故は起こり、突然変異は起こります。このような突然変異の背後にあるメカニズムと、それらが私たちの健康にどのように影響するかを理解することで、私たちの内部の仕組みと人間としての全体的な機能の両方についてより良い視点が得られます!
