温度感受性変異体

温度感受性変異体は、低温では生物の正常な機能を可能にするが、高温では機能が変化する遺伝子の変異体です。低温感受性変異体は、高温では生物の正常な機能を可能にするが、低温では機能が変化する 遺伝子の変異体です。

温度感受性変異のほとんどはタンパク質に影響を及ぼし、非許容温度ではタンパク質の機能喪失を引き起こします。許容温度とは、タンパク質が通常適切に折り畳まれるか、適切に折り畳まれたままになる温度です。温度が高くなると、タンパク質は不安定になり、適切に機能しなくなります。これらの変異は、二倍体生物では通常劣性です。温度感受性変異体は可逆的なメカニズム^[1]を整え、成長のさまざまな段階で特定の遺伝子産物を減らすことができ、成長温度を変えるだけで簡単に行うことができます。

許容温度とは、温度感受性変異遺伝子産物が正常な機能的表現型をとる温度である。^[2] 温度感受性変異体が許容条件下で増殖すると、変異対立遺伝子が存在していても、変異遺伝子産物は正常に動作する（つまり、表現型が観察されない） 。その結果、細胞または生物は野生型株であるかのように生存する。対照的に、非許容温度または制限温度は、変異表現型が観察される温度である。

温度感受性変異は通常、ミスセンス変異であり、タンパク質の折り畳みのエネルギーランドスケープをわずかに変更します。変異タンパク質は、標準の許容低温で機能します。代わりに、かなり高い非許容温度では機能が失われ、低形質（遺伝子機能の部分的喪失）と中程度の半許容温度を示します。^[3]

温度感受性変異体は、生物学研究に有用です。細胞や生物の生存に必要な必須プロセスを研究することができます。必須遺伝子の変異は一般的に致命的であるため、温度感受性変異体により、研究者は制限温度で表現型を誘発し、その影響を研究することができます。温度感受性表現型は、特定の発達段階で発現し、その影響を研究することができます。

1970年代後半、細胞の生存と新しい芽の成長に不可欠なサッカロミセス・セレビシエの 分泌経路が温度感受性変異体を用いて解析され、23個の必須遺伝子が特定されました。 ^[4]

1970年代には、ショウジョウバエにおいてshibire ^tsなどの温度感受性変異遺伝子がいくつか同定され、シナプス機能の遺伝学的解析が初めて行われました。^[5] < 1990年代には、熱ショック プロモーター hsp70がショウジョウバエの温度調節遺伝子発現に使用されました。^[6]

大腸菌宿主細胞がバクテリオファージ（ファージ）T4温度感受性（ts）条件致死変異体に高温で感染しても、通常はファージは増殖しない。しかし、異なる遺伝子に欠陥のある2つのts変異体を制限条件下で共感染させると、遺伝子間補完により通常は旺盛に増殖する。T4ファージのts変異体の発見と、補完試験におけるそのような変異体の使用は、この生物の多くの遺伝子の同定に貢献した。^[7]遺伝子によって指定されたポリペプチドの複数のコピーは多量体を形成することが多いため、同じ遺伝子に欠陥のある2つの異なるts変異体の混合感染は、混合多量体と部分的な機能回復につながることが多く、この現象は遺伝子内補完と呼ばれる。同じ遺伝子に欠陥のあるts変異体の遺伝子内補完は、多量体の構造的構成に関する情報を提供してくれる。^[8]部分的に制限された条件下での ファージts変異体の増殖は、遺伝子の機能を特定するために使用されてきた。したがって、DNA損傷の修復に利用される遺伝子が特定された。^{[9] [10]}遺伝子組み換えに影響を与える遺伝子も特定された。^{[11] [12]}たとえば、ts DNA修復変異体を中温で増殖させると、いくつかの子孫ファージが生成されます。ただし、そのts変異体に紫外線を照射すると、照射された野生型ファージT4の生存率の低下と比較して、その生存率はより大幅に低下します。

高温では生育できるが低温では生育できない条件致死変異体もT4ファージから単離された。^[13]これらの低温感受性変異体は、別個の遺伝子セットを定義し、その一部は以前に他のタイプの条件致死変異体によって特定されていた。