突然変異と組換え

突然変異は配列に新たな変異を導入し、組換えは既存の変異をシャッフルする。これらが協調して、遺伝と進化が依存する遺伝的変異を生み出す。

Definition

突然変異とはDNAのヌクレオチド配列における遺伝性の変化であり、組換えとはDNAセグメントが分子間で交換または再編成されることである。これらはいずれも子孫に伝えられる遺伝情報を変化させる。

Scope

このトピックでは、点置換、挿入、欠失、フレームシフト、染色体再編成を含む突然変異の分類、自然突然変異と誘発突然変異の区別、変異原とAmes試験、変動解析によって示される突然変異のランダムな性質、およびDNAの交換と修復のメカニズムとしての相同組換えについて扱う。配列変異の起源と交換について論じ、その遺伝パターンと集団における頻度は別の場所で扱われる。

Core questions

• 突然変異の主な種類は何であり、それらは遺伝子産物にどのように影響するか？
• 自然突然変異と誘発突然変異は、その起源と発生率においてどのように異なるか？
• 変動解析は、突然変異が選択に応答してではなくランダムに発生することを示すためにどのように用いられたか？
• 相同組換えはどのように遺伝物質を交換し、切断を修復するか？

Key concepts

• 点突然変異：ミスセンス、ナンセンス、サイレント
• 挿入、欠失、フレームシフト
• 自然突然変異と誘発突然変異、および変異原
• Luria-Delbrückの変動試験
• 相同組換えと交叉

Mechanisms

突然変異は、複製エラー、脱アミノ化などの自然な化学変化、放射線や化学変異原による損傷から生じる。組換えは、相同配列の整列、鎖交換、および結果として生じる結合分子の解消を通じて進行し、このプロセスは二本鎖切断の修復にも役立つ。

Clinical relevance

突然変異は遺伝性疾患やがんを駆動する体細胞変化の根底にあり、変異原性試験は化学的および放射線ハザードの評価に情報を提供し、組換えは相同組換え修復を介した遺伝子ターゲティングやCRISPRベースのゲノム編集に利用されている。

History

Mullerは1927年にX線が突然変異を誘発することを示し、LuriaとDelbrückの1943年の変動試験は細菌の突然変異が選択とは無関係に自然発生することを示した。McClintockの転移因子（transposable elements）の発見は、ゲノムが自己再編成できることを明らかにした。

Key figures

• Hermann Muller
• Salvador Luria
• Max Delbrück
• Barbara McClintock

Seminal works

• lutherbach1943

Frequently asked questions

ミスセンス突然変異とナンセンス突然変異の違いは何ですか？

ミスセンス突然変異はコドンを変化させ、異なるアミノ酸を指定するようにするのに対し、ナンセンス突然変異はコドンを終止シグナルに変え、タンパク質を早期に切断します。

突然変異は常に有害ですか？

いいえ。多くの突然変異は中立であり、検出可能な影響はありません。一部は有害であり、ごく一部は有益です。この変異、特に稀な有利な変化が、進化の原材料を提供します。