ナンセンス変異は、mRNA 配列に終止コドンが存在する点変異であり、短いタンパク質がシステムに放出されます。
学生時代、授業での食事はスリル満点でした。先生が目をそらしたときに正確に食べ物をかじれるように、移動のタイミングを完璧にする必要がありました.
慎重になる主な理由の 1 つは、見つかった場合に受ける罰を恐れていたことです。 「授業中は食べません」という文を100回書かなければなりません！しかし、それは私たちがクラスで食事をすることを止めませんでした。処罰への恐怖が、この仕事をさらに難しくしました。
何度も何度も声明文を書いているうちに間違えてしまいました。 「クラスでは食べません」と書く代わりに、単語を 1 つ飛ばして、次の数行で「クラスで食べます」と書きました!
明らかに、先生はそれがおかしいとは思わず、私にそれらの誤りを書き直させました.
元のステートメントからの 1 つの間違いまたは省略により、文が無意味になるか、少なくともまったく異なる意味になりました。たとえば、私たち自身の遺伝子システム、具体的には DNA の概念を考えてみましょう。一般に生命の設計図として知られるデオキシリボ核酸または DNA は、人体のすべての細胞の核に存在します。
DNA は、遺伝子コードと呼ばれるヌクレオチド配列で構成されており、タンパク質形成の主要な役割を果たします。それらには、生物が成長、発達、生存、複製するために必要なすべてのコマンドまたはガイドラインが含まれています。同様に、DNA 配列に生じる間違いや変更は突然変異と呼ばれます。
変異とは?
私たちの DNA は、アデニン (A)、シトシン (C)、チミン (T)、グアニン (G) の 4 つのヌクレオチド塩基で構成されています。 DNA は、水素結合の助けを借りて、A が T とペアになり、C が G とペアになる二重らせんです。 DNA の 4 つのヌクレオチド塩基に存在する情報は、将来の世代に受け継がれます。
突然変異とは、4 つのヌクレオチド塩基のいずれかにおける小さな変化にすぎず、1 つのヌクレオチドが別のヌクレオチドに置き換えられるか、1 つのヌクレオチドが時間の経過と多くの複製の過程で削除されます。突然変異が起こる理由はまだ明らかではありません.
DNA 配列の突然変異。 (写真提供:Catalin Rusnac/Shutterstock)
DNA には遺伝子が含まれています。遺伝子とは、特定の方法で配置されたヌクレオチドの配列であり、最終産物であるタンパク質を提供します。タンパク質は、互いに結合して長い鎖を形成するさまざまなアミノ酸でできています。突然変異の最終的な効果は、タンパク質産物に見られます。
ナンセンス突然変異は、単一のヌクレオチド塩基に変化があるため、点突然変異と呼ばれます。この突然変異により、遺伝子配列に終止コドンが存在し、タンパク質の早期終結が引き起こされます。
コドンとは?
コドンは、アミノ酸をコードするコドン トリプレットと呼ばれる 3 つのヌクレオチドのセットです。既知のアミノ酸は 20 種類あり、同じアミノ酸を異なるコドンがコードしています。単純な理由は、DNA には 4 つのヌクレオチドが含まれ、1 つのコドン トリプレットには 3 つのヌクレオチドが含まれているため、4*4*4=64 の異なる組み合わせが得られるからです。プロリンなどの単一のアミノ酸は、CCU、CCC、CCA、または CCG としてコード化できます!
4 つの組み合わせのいずれかの存在は、タンパク質鎖のアミノ酸がプロリンになることをシステムに知らせます。タンパク質鎖合成の終結を知らせる 3 つの固有のコドン、すなわち UGA、UAA、および UAG があります。それらは一般に停止コドンまたはナンセンス コドンと呼ばれます。
遺伝暗号。 (写真提供:Gurustip /ウィキメディア・コモンズ)
さて、頭に浮かぶかもしれない次の質問は、U はどこから来たのかということです。これに答えるには、分子生物学の基本要素について話す必要があります。
分子生物学のセントラル ドグマは何ですか?
DNA から機能性タンパク質へのプロセスは、見かけほど単純ではありません。理解を容易にするために、まずセントラル ドグマの概念に取り組む必要があります。セントラル ドグマは、DNA から RNA への転写と RNA からタンパク質への翻訳を含む 2 段階のプロセスです。
まず、DNA は複製と呼ばれるプロセスを経て、自身のコピーを大量に作成します。 DNA の各鎖はさらに転写と翻訳に参加します。転写は細胞の核で行われます。転写後、mRNA は細胞質に入ります。細胞質は、細胞の残りの部分を満たす厚い外側の液体です。 mRNA は tRNA と相互作用して翻訳が行われます。翻訳後、タンパク質産物は細胞質に放出されます。
分子生物学のセントラル ドグマ。 (写真提供:Philippe Hupé/Wikimedia Commons)
大学に出願する際には、すべての教育資格の成績証明書を作成する必要があります。同様に、タンパク質分子になる次のレベルに到達するために、DNA も「転写物」に適用されます。そうするために、DNA は酵素である RNA ポリメラーゼと呼ばれる別の分子と相互作用して速度を上げます。
この酵素は、DNA 分子のデータを単純化して一本鎖 RNA 分子にする役割を果たします。その結果、メッセンジャー RNA (mRNA) と呼ばれる中間生成物が生成されます。ここで、RNA はリボ核酸を表します。 RNA には、DNA と同じように、アデニン (A)、シトシン (C)、グアニン (G) の 4 つのヌクレオチドが含まれていますが、RNA にはチミン (T) の代わりにウラシル (U) が含まれています。
したがって、mRNA のコドンには、T ヌクレオチドの代わりに U ヌクレオチドが含まれます。 DNA では、A は T と対になり、RNA では、U は A ヌクレオチドと対になります。
4 ヌクレオチド塩基の長い RNA 鎖は、翻訳できなければ意味がありません。 tRNA またはトランスファー RNA は、タンパク質の翻訳機です。 t-RNA はトリプレット コドンを認識し、対応するアミノ酸に翻訳します。翻訳は、tRNA が終止コドンと相互作用するまで続きます。これにより、タンパク質が細胞の細胞質に放出されます。
タンパク質の形成過程。 (写真提供:Alila Medical Media/Shutterstock)
t-RNA がコドンを認識する特異性と精度は、想像を超えるものです。転写中のヌクレオチド塩基のわずかな変化により、まったく新しいアミノ酸が画像に入る可能性があります.これはまさにナンセンス突然変異の場合に起こることです.
ナンセンス変異とは?
変異は、環境、紫外線、DNA 分子のヌクレオチド配列のエラーなど、さまざまな理由で体内で発生する可能性があります。 mRNA 転写産物にナンセンスまたは終止コドンを生じさせる突然変異は、ナンセンス突然変異と呼ばれます。
ナンセンス突然変異は、単一のヌクレオチドが別のヌクレオチドに置き換えられる点突然変異です。新しい配列は、アミノ酸形成を早期に停止させる停止シグナルをコードしています。これにより、機能が異なる可能性のある短縮されたタンパク質が放出されます。
tRNA は、以前の間違いを修正することなく、任意のコドン トリプレットを翻訳します。ナンセンス変異の場合、ヌクレオチドの変化は常に終止コドンをコードします。停止コドン UAG、UGA、または UAA は、tRNA に信号を送り、タンパク質合成を停止させ、タンパク質は t-RNA 機構から時期尚早に放出されます。この短縮されたタンパク質配列は、時期尚早の放出と適切な機能の欠如により、細胞によって分解される可能性があります.
体内で発生する突然変異はランダムであり、単一の理由に起因するものではないことに注意することが重要です.突然変異によって DNA に多様性が生じることもあれば、最終産物がやや望ましくない場合もあります。ほとんどの場合、ナンセンス変異の結果は機能しないタンパク質になりますが、どのような場合であっても、変異は私たちの DNA がどの程度洗練されているかを理解するのに役立ちます.
