コピー数多型と遺伝子量

ゲノムは、単一の塩基だけでなく、セグメントのコピー数においても多様性を示します。コピー数多型（CNV）—DNAの特定の領域（しばしば遺伝子全体に及ぶ）の欠失や重複—は、遺伝子量、すなわち遺伝子の機能的コピー数を変化させます。遺伝子産物の量がその配列と同じくらい重要であるため、遺伝子量の変化はゲノムの多様性と疾患の重要な側面を構成します。

Definition

コピー数多型とは、DNAセグメントの獲得（重複）または喪失（欠失）により、ゲノム間でコピー数が異なる状態を指します。遺伝子量とは、遺伝子の機能的コピー数であり、その産生される産物の量に影響を与えます。

Scope

このトピックでは、ゲノムの構造的変化としてのコピー数多型と、それが影響を及ぼす遺伝子量の概念について扱います。これには、CNVがどのように発見されるか、そしてなぜ遺伝子量感受性が一部の遺伝子をコピー数の変化に対して脆弱にするのかが含まれます。これは参照および教育資料であり、疾患との関連を一般的なものとして記述しており、臨床的ガイダンスを意図するものではありません。

Core questions

• コピー数多型とは何ですか、また点突然変異とどのように異なりますか？
• 遺伝子コピー数の変化は、遺伝子量と表現型をどのように変化させますか？
• どの遺伝子が遺伝子量変化に感受性がありますか？
• ゲノム全体でコピー数多型はどのように検出されますか？

Key concepts

• コピー数多型（CNV）
• 欠失と重複
• 遺伝子量
• 遺伝子量感受性（ハプロ不全とトリプロ感受性）
• 構造的変異
• コピー数多型
• ゲノム疾患

Mechanisms

CNVは、DNAセグメントが重複または欠失することによって生じ、典型的には類似した配列間の組換えを介して発生します。これにより、ゲノムはそのセグメント内の遺伝子をより多くまたはより少なく持つことになります。コピー数の変化は遺伝子量を変化させます。コピー数が少ない場合、細胞は産物を十分に作れない可能性があり（単一の機能的コピーでは不十分な場合、すなわち遺伝子量感受性の場合に関連します）、余分なコピーがある場合、過剰に作られる可能性があります。遺伝子量感受性の遺伝子では、これらの量的な変化が、遺伝子のコード配列が変化していなくても表現型を変化させるのに十分な場合があります。CNVは、ゲノム全体にわたる配列の深さや強度を比較し、異常な数の領域を検出することによって同定されます。

Clinical relevance

コピー数多型は様々なゲノム疾患に寄与しており、欠失や重複が遺伝子量感受性の遺伝子と重複するかどうかを評価することは、構造的変異の解釈の一部です。このトピックは、参照および教育のために、そのような解釈の背後にある構造的および遺伝子量に関する概念を説明するものであり、個別の診断や治療の根拠となるものではありません。

Epidemiology

ヒトゲノムの調査によると、コピー数多型は一般的であり、すべてのゲノムは多くのCNVを保有しています。これらは、個人間で異なる塩基対の相当な割合を占めており、影響を受ける総配列において一塩基多型に匹敵するかそれを超えるほどです。これにより、遺伝子量多型は正常なヒトの遺伝的多様性の広範な特徴となっています。

Evidence & guidelines

健康なゲノムにおいてコピー数多型が広く存在するという認識は、マイクロアレイベースの調査から得られました。CNVを含む構造的変異の発見とジェノタイピングのための方法は、シーケンシング時代において体系化されており、これらがコピー数の測定と解釈の参照基盤を提供しています。

History

2000年代初頭まで、遺伝的変異は主に一塩基の観点から捉えられていました。その後、マイクロアレイ調査により、大規模な重複と欠失が健康な人々にも一般的であることが明らかになり、コピー数多型がゲノム変異の主要なクラスとして確立されました。シーケンシング技術の進歩は、その後の発見を洗練させ、特定の遺伝子量変化とゲノム疾患との関連を明らかにしました。

Key figures

• Jonathan Sebat
• Michael Wigler
• Evan Eichler

Seminal works

• sebat-2004
• alkan-2011

Frequently asked questions

コピー数多型は一塩基変異とどのように異なりますか？

点突然変異は遺伝子内の1つの塩基を変化させますが、コピー数多型はDNAの全体的な領域を重複または欠失させ、単一の位置を変化させるのではなく、1つまたは複数の遺伝子のコピー数を変化させます。

なぜ遺伝子コピー数が重要なのでしょうか？

遺伝子量感受性の遺伝子にとって、産生される産物の量は重要です。コピー数が少なすぎると産物が不足し、余分なコピーがあると過剰になる可能性があるため、遺伝子量の変化は、各コピーの配列が正常であっても表現型に影響を与える可能性があります。