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遺伝学では、挿入（挿入変異とも呼ばれる）は、1 つ以上のヌクレオチド塩基対がDNA配列に追加されることである。これは、DNA ポリメラーゼのスリップにより、マイクロサテライト領域でよく起こる。挿入のサイズは、1 つの塩基対が DNA 配列に誤って挿入されることから、ある染色体のセクションが別の染色体に挿入されることまで、あらゆる大きさになる可能性がある。最小の単一塩基挿入変異のメカニズムは、鋳型鎖とプライマー鎖の間の塩基対分離に続いて、DNA ポリメラーゼ活性部位内で局所的に起こりうる非隣接塩基スタッキングによるものと考えられている。[ 1 ]染色体レベルでは、挿入とは、より大きな配列が染色体に挿入されることを指す。これは、減数分裂中の不均等交叉により起こることがある。
N領域付加とは、末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼによる組換えの際に、非コードヌクレオチドが付加されることである。
Pヌクレオチド挿入とは、組換え遺伝子セグメントの末端によってコードされる回文配列の挿入のことである。
トリヌクレオチド反復は挿入変異として分類され[ 2 ] [ 3 ]、時には別の変異クラスとして分類されることもある[ 4 ] 。
ジンクフィンガーヌクレアーゼ（ZFN）、転写活性化因子様エフェクターヌクレアーゼ（TALEN）、およびCRISPR遺伝子編集は、以前の研究で遺伝子挿入を実現するために用いられた3つの主要な方法です。そして、CRISPR/Casツールはすでに研究発表において最もよく用いられる方法の一つとなっています。
CRISPR/Casツールに基づいて、特定の機能を実現するためにさまざまなシステムが既に開発されています。たとえば、1つの戦略は、通常のCas9タンパク質とシングルガイドRNA（sgRNA）を使用して、末端結合またはDNA修復システムによる細胞分裂を介して遺伝子挿入を実現する二本鎖ヌクレアーゼ切断システムです。[ 5 ]別の例としては、Cas9ニッカーゼと標的遺伝子を運ぶプライム編集ガイドRNA（ pegRNA ）を使用するプライム編集システムがあります。 [ 5 ]
現在の技術の限界の一つは、DNAの正確な挿入のためのサイズがゲノム研究の需要を満たすほど大きくないことである[ 6 ] 。RNA誘導DNA転移は、この問題を解決するための新たな分野である[ 7 ] 。ゲノム工学分野では、より効率的な方法が開発され、応用されることが期待されている。
挿入は、遺伝子のアミノ酸コード領域であるエクソンで発生した場合、特に危険となる可能性があります。挿入されたヌクレオチドの数が3で割り切れない場合、つまりコドンあたりのヌクレオチドの数で割り切れない場合、フレームシフト変異、すなわち遺伝子の通常の読み枠の変化が発生します。フレームシフト変異は、変異後の遺伝子によってコードされるすべてのアミノ酸を変化させます。通常、挿入とその後のフレームシフト変異により、遺伝子の活発な翻訳が早期終止コドンに遭遇し、翻訳が終了して切断されたタンパク質が生成されます。フレームシフト変異を持つ転写産物は、翻訳中にナンセンス変異依存性mRNA分解によって分解されることもあり、その結果、タンパク質は生成されません。翻訳された場合、切断されたタンパク質は正常に機能しないか、まったく機能しないことが多く、挿入が発生した遺伝子に応じて、さまざまな遺伝性疾患を引き起こす可能性があります。[ 8 ]
インフレーム挿入とは、挿入によって読み枠が変化しない場合に起こる挿入であり、挿入されるヌクレオチドの数は3で割り切れる。挿入後も読み枠はそのまま維持され、挿入されたヌクレオチドが終止コドンをコードしない限り、翻訳はほぼ確実に完了する。しかし、挿入されたヌクレオチドによって、最終的なタンパク質には、挿入サイズに応じて複数の新しいアミノ酸が含まれることになり、タンパク質の機能に影響を与える可能性がある。
