ヌルアレル

ヌルアレルとは、遺伝子変異によって生じる機能不全のアレル（遺伝子の変異体）のことである。このような変異は、関連する遺伝子産物の完全な欠如、または正常に機能しない産物を引き起こす可能性がある。いずれの場合も、そのアレルは機能不全とみなされる。ヌルアレルの存在は、表現型の観察だけでは、遺伝子座全体の欠失と区別することはできない。^{[ 1 ]}

RNA転写産物を全く産生しない変異アレルはRNAヌル（ノーザンブロッティングまたは欠失アレルのDNAシーケンス解析で確認できる）と呼ばれ、タンパク質を全く産生しない変異アレルはタンパク質ヌル（ウェスタンブロッティングで確認できる）と呼ばれる。遺伝的ヌルアレルまたはアモルフィックアレルは、ホモ接合体の場合も、問題の遺伝子座を破壊する欠損を持つヘテロ接合体の場合も同じ表現型を示す。遺伝的ヌルアレルは、タンパク質ヌルとRNAヌルの両方である可能性があるが、変異によって機能不全となった遺伝子産物を正常レベルで発現することもある。

ヌルアレルは、変異した遺伝子の重要性に応じて致死的な影響を及ぼす可能性があります。たとえば、インスリンのヌルアレルをホモ接合で持つマウスは、出生後48～72時間で死亡します。^{[ 2 ]}ヌルアレルは有益な効果をもたらすこともあります。^{[ 3 ]}例えば、緑の革命の半矮性イネの収穫指数の上昇は、GA20ox-2のヌルアレルによって引き起こされました。^{[ 4 ]}

ヌルアレルまたはヌル遺伝子は、ミネソタのアカマツからショウジョウバエやマウスまで、さまざまな生物で研究されてきました。ヌルアレルは、ヌルアレルと活性アレルを1つずつ持つヘテロ接合個体は、両方の活性アレルを持つホモ接合個体と表現型的に区別できないため、識別が困難です。^{[ 8 ]}つまり、ヌルアレルは、個体がヌルアレルをホモ接合している場合にのみ、表現型の観点から識別できます。研究者は、詳細な電気泳動、ゲルアッセイ、染色体操作を使用することで、この問題を克服することができました。^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]}

1. Allendorf らは、ミネソタ州の 2 つの異なる樹木群から採取した同じ種のアカマツの種子の酵素活性を研究した。2 つの樹木群は、集団が互いに分岐している場合に予想されるような、予想される遺伝子型頻度からの逸脱が観察されなかったため、 1 つの集団として扱われた。^{[ 8 ]}特定のゲル電気泳動法を使用して、多くの異なる遺伝子座の酵素活性がテストされた。^{[ 11 ]}触媒活性のない酵素を生成する対立遺伝子は、ヌル対立遺伝子とされた。アカマツでは合計 27 の遺伝子座がテストされ、そのうち 3 つの遺伝子座でヌル対立遺伝子が見つかった。^{[ 8 ]}
2. 1980年、ノースカロライナ州ローリーのショウジョウバエ（Drosophila melanogaster）の集団をVoelkerらが遺伝子操作し、ヌルアレルの存在と頻度を調べた。実験では、観察対象の遺伝子座の移動性変異体を用いて野生のハエの染色体をヘテロ接合型にした。操作されたアレル（現在はヘテロ接合型）がヘテロ接合型の表現型を示さなかった場合、そのアレルはヌルアレルであると疑われた。これらの潜在的なヌルアレルは、ヘテロ接合型の電気泳動パターンを示さなかったときに確認された。合計25の遺伝子座が検査され、そのうち5つの遺伝子座はX連鎖遺伝子座、残りの20の遺伝子座は常染色体遺伝子座であった。X連鎖遺伝子座ではヌルアレルは検出されなかったが、20の常染色体遺伝子座のうち13にヌルアレルが含まれていた。^{[ 9 ]}
3. 複数の異なる実験では、遺伝子操作を用いてマウス集団にヌルアレル変異体を誘導し、特定の遺伝子座における異なるアレル組み合わせの結果を観察してきた。そのような実験のうち2つは、マウスの胚発生におけるインスリン様成長因子（Igf ）の役割を調査した。これらの実験は、調査対象の遺伝子であるIgf-1 ^{[ 10 ]}とIgf-2 ^{[ 12 ]}のみ異なっていた。どちらの実験も、生物の遺伝的内容を変化させる突然変異誘発プロセスを用いて、異なる組み合わせのヌル変異を持つ個体を作製した。^{[ 10 ] [ 12 ]}研究者らは、異なる不活性アレル組み合わせの結果を観察し、マウスの発生におけるインスリン様成長因子の役割を推測することができた。Igf -1に関する実験では、出生後の役割に加えて、胚の発生と細胞の分化においても基本的な役割を果たしていることが明らかになった。^{[ 10 ]}
4. ヌルアレルの一例は、ヒトのA、B、O血液型システムにおける「O」血液型アレルです。A抗原とB抗原のアレルは共優性であるため、両方が存在する場合は両方とも表現型として発現します。しかし、O血液型のアレルは、遺伝子変異による1塩基対の変化によってA抗原のアレルが変異したバージョンです。Oアレルによってコードされるタンパク質は酵素的に不活性であるため、Oアレルはホモ接合型のOO個体では血液抗原の欠如として表現型として発現します。したがって、O血液型のアレルはヌルアレルと考えることができます。^{[ 13 ]}

• 偽遺伝子
• ミュラーの変形
• 遺伝子欠失
• レクロ
• ユニークイベント多型