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エチルメタンスルホン酸（EMS）は、化学式CH₃SO₃C₂H₅で表される有機硫黄化合物です。メタンスルホン酸のエチルエステルです。無色の液体で、アルキル化剤に分類されます。EMSは、実験遺伝学で最も一般的に使用される化学的突然変異誘発物質です。[ 4 ] [ 5 ] EMS曝露によって誘発された突然変異は、遺伝子スクリーニングやその他のアッセイ で研究することができます。
EMSは、ヌクレオチド置換によって遺伝物質にランダムな突然変異を引き起こします。特に、グアニンアルキル化によって誘発されるG:CからA:Tへの遷移によって起こります。EMSは通常、点突然変異のみを引き起こします。EMSは強力で、突然変異スペクトルがよく理解されているため、実質的な致死を起こさずに、遺伝子あたり5 × 10⁻⁴から5 × 10⁻²の速度で突然変異を誘発することができます。モデル生物C. elegansの典型的なEMS突然変異誘発実験で観察された遺伝子あたり5 × 10⁻⁴の突然変異率は、G/C塩基対あたり約7 × 10⁻⁶の突然変異率、つまり、最初に突然変異誘発された配偶子（約100 Mbp、GC含量36%の半数体ゲノムを含む）内に約250個の突然変異があることに相当します。[ 6 ]このような突然変異誘発された配偶子には、遺伝子に約9種類の機能喪失突然変異があり、これらの突然変異のうち1～2個は必須遺伝子内にあるため致死的です。しかし、同じ必須遺伝子が独立した配偶子で突然変異を起こす可能性は低く、必須遺伝子の喪失が配偶子自体を死に至らしめなかった場合、下流の配偶子融合によって結果として生じる接合子と生物が生存することが多く、これは、現在ヘテロ接合で機能不全の突然変異アレルが、もう一方の配偶子から提供される野生型アレルによって救済される可能性があるためである。[ 6 ]
EMSのエチル基はDNA中のグアニンと反応し、異常塩基O6-エチルグアニンを形成する。DNA複製中、このプロセスを触媒するDNAポリメラーゼは、 O6-エチルグアニンの対にシトシンの代わりにチミンを配置することが多い。その後の複製ラウンドの後、元のG:C塩基対はA:T対（遷移突然変異）になる可能性がある。これは遺伝情報を変化させ、細胞に有害であることが多く、病気を引き起こす可能性がある。RNAポリメラーゼは、 O6-エチルグアニン病変の対にウリジン（チミンのRNAアナログ）を配置することもできる。[ 7 ]
O 6 -エチルグアニンは、O-6-メチルグアニン-DNAメチルトランスフェラーゼ修復タンパク質の活性部位システインと反応することにより、生体内で化学量論的に修復される。 [ 8 ] O 6 -エチルグアニンの生体内半減期は、マウス脳では約9日、マウス肝臓では約1日であることが報告されている。[ 9 ]
EMSはSaccharomyces cerevisiaeで有糸分裂組換えを誘導する。[ 10 ] EMSによるDNA損傷が遺伝子交換につながる修復プロセスを引き起こす可能性があることが示唆されている。 [ 10 ]
遺伝子組換えに必要であることが知られている6つの遺伝子のいずれかに欠陥のあるバクテリオファージT4変異体は、野生型バクテリオファージよりもEMSによる不活化に対して感受性が高いことがわかった。[ 11 ] この発見は、これらの6つの遺伝子によって規定されるタンパク質によって触媒される組換えプロセスが、DNA中のEMS致死損傷の修復に利用されていることを示唆している。[ 11 ]
一般的にEMSは水中では不安定です。エタノールとメタンスルホン酸に加水分解されます。中性から酸性のpHで室温の場合、半減期は1日以上とかなり長いです。[ 12 ] [ 13 ]したがって、EMSは廃棄前に特別に分解する必要があります。プロトコルでは、0.1M NaOHと20% w/vチオ硫酸ナトリウムの「不活性化溶液」を等量混合し、少なくとも6半減期（>24時間）にわたってEMSを分解することが求められています。[ 6 ] 1M NaOH中のEMSの半減期は室温で6時間ですが、10% w/vチオ硫酸ナトリウム溶液中では1.4時間です。[ 13 ]