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非同義置換は、タンパク質のアミノ酸配列を変更するヌクレオチド 突然変異です。非同義置換は、アミノ酸配列を変更せず、（場合によっては）サイレント突然変異である同義置換とは異なります。非同義置換は生物に生物学的変化をもたらすため、自然選択の対象となります。
ある遺伝子座における非同義置換を、同じ遺伝子座における同義置換と比較すると、K a /K s比が得られます。この比率は、遺伝子配列の進化速度を測定するために使用されます。[1]遺伝子の非同義ヌクレオチド置換のレベルが同義ヌクレオチド置換のレベルよりも低い場合、K a /K s比< 1 はタンパク質をコードするように制限されている配列の特徴であるため、遺伝子は機能的であると推測できます。
[2]非同義置換は置換変異とも呼ばれる。
種類
非同義置換にはいくつかの一般的なタイプがある。[3]
ミスセンス変異は、点突然変異（単一のヌクレオチドの変異によって異なるアミノ酸が置換され、コードされているタンパク質に変化が生じる） から生じる非同義置換です。
ナンセンス変異は、DNA配列の変異によって元のアミノ酸が終止コドンに変化し、タンパク質が未完成のまま終了するときに生じる非同義置換である。終止コドンに関連する別の種類の変異は、ノンストップ変異またはリードスルー変異として知られており、終止コドンがアミノ酸コドンに置き換えられ、タンパク質が指定された長さよりも長くなる場合に発生する。[3]
自然選択とほぼ中立理論
研究により、非同義置換の多様性は同義置換の多様性よりも大幅に低いことが示されています。[4]これは、非同義置換が同義突然変異よりもはるかに高い選択圧を受けるという事実によるものです。[5]木村基夫 (1968) は、発生した突然変異のほとんどが中立または「ほぼ中立」でない限り、計算された突然変異率が信じられないほど高いと判断しました。[3]彼は、これが真実であれば、遺伝的浮動は自然選択よりも分子進化においてより強力な要因になると判断しました。 [6]「ほぼ中立」理論は、非同義置換に作用する分子進化は、突然変異、遺伝的浮動、および非常に弱い自然選択によって駆動され、集団サイズに非常に敏感であると提唱しています。 [7]特定の遺伝子座で自然選択が起こっているかどうかを判断するために、マクドナルド-クライトマン検定を実行できます。[8]このテストは、近縁種間の同義遺伝子と非同義遺伝子の比率と、種内の同義多型と非同義多型の比率を比較するものである。比率が同じであれば、その遺伝子座については分子進化の中立理論が当てはまり、進化は主に遺伝的浮動によって進行している。種間の非同義置換が種内よりも多い場合、有益な対立遺伝子に対して正の自然選択が起こっており、自然選択が起こっている。[3]非同義置換は、病原体耐性に関わる遺伝子座、精子の競争や卵子と精子の相互作用に関わる生殖遺伝子座、複製されて新しい機能を獲得した遺伝子でより一般的であることがわかっており、正の選択が起こっていることを示している。[3]
研究
突然変異率を正確にモデル化する研究は長年行われてきました。Ziheng YangとRasmus Nielsenによる最近の論文では、さまざまな方法を比較し、新しいモデル化方法を開発しました。彼らは、新しい方法はバイアスが小さいため大規模スクリーニングに便利であるが、最大尤度モデルは単純で、系統発生を考慮しながら複数の配列を比較できる柔軟性があるため、ほとんどのシナリオで好ましいことを発見しました。[9]
ヤンとニールセンによるさらなる研究では、非同義置換と同義置換の比率は、進化系統によって遺伝子座によって異なることがわかった。霊長類、偶蹄類、げっ歯類の核遺伝子座を研究したところ、研究した48遺伝子座のうち22遺伝子座で比率が大きく異なることがわかった。この結果は、突然変異は大部分が中立または有害であるとする分子進化の厳密な中立理論に反する強力な証拠となり、有利な突然変異を含む理論を支持するものとなった。[10]
参照
参考文献
- ^ Ting Hu と Wolfgang Banzhaf。「非同義語から同義語への置換比率 ka/ks: 進化計算における進化速度の測定」(PDF)。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です - ^ Herron, Jon C. (2014).進化分析. Freeman, Scott, 1955-, Hodin, Jason A., 1969-, Miner, Brooks Erin,, Sidor, Christian A. (第 5 版). ボストン. ISBN 978-0321616678. OCLC 859267755.
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク) - ^ abcde Nature ヒトゲノム百科事典。クーパー、デイビッド・N.（デイビッド・ニール）、1957-、ネイチャー出版グループ。ロンドン：ネイチャー出版グループ。2003年。ISBN 978-0333803868. OCLC 51668320.
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- ^ トモコ・オオタ (1995-01-01). 「哺乳類遺伝子における同義および非同義置換とほぼ中立理論」.分子進化ジャーナル. 40 (1): 56–63. Bibcode :1995JMolE..40...56T. doi :10.1007/bf00166595. ISSN 0022-2844. PMID 7714912.
- ^ 木村元夫 (1968). 「分子レベルでの進化速度」(PDF) . Nature . 217 (5129): 624–626. Bibcode :1968Natur.217..624K. doi :10.1038/217624a0. PMID 5637732. S2CID 4161261.
- ^ Akashi, Hiroshi; Osada, Naoki; Ohta, Tomoko (2012-09-01). 「弱い選択とタンパク質の進化」.遺伝学. 192 (1): 15–31. doi :10.1534/genetics.112.140178. ISSN 0016-6731. PMC 3430532. PMID 22964835 .
- ^ Ohta, Tomoko (2002-12-10). 「遺伝子の進化と遺伝子制御におけるほぼ中立性」. Proceedings of the National Academy of Sciences . 99 (25): 16134–16137. Bibcode :2002PNAS...9916134O. doi : 10.1073/pnas.252626899 . ISSN 0027-8424. PMC 138577 . PMID 12461171.
- ^ Ziheng YangとRasmus Nielsen。「現実的な進化モデルにおける同義および非同義代替率の推定」（PDF） 。 2015年10月20日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2017年12月2日閲覧。
- ^ Ziheng Yang および Rasmus Nielsen (1998)。「哺乳類の核遺伝子における同義および非同義の速度変動」(PDF) 。Journal of Molecular Evolution。46 ( 4 ): 409–418。Bibcode : 1998JMolE..46..409Y。CiteSeerX 10.1.1.19.7744。doi : 10.1007 / pl00006320。PMID 9541535。S2CID 13917969 。
外部リンク
- 同義語と非同義語
- 同義および非同義ヌクレオチド置換の数を推定する簡単な方法