接合子後突然変異

接合子後突然変異（または接合子後突然変異）は、生物のゲノムが、2つの半数体配偶子の融合を通じて親から受け継がれるのではなく、その生涯の間に獲得される変化です。接合子が形成された後に発生する突然変異は、自然突然変異と誘発突然変異の2つのクラスに分類されるさまざまな原因によって引き起こされる可能性があります。突然変異が生物にどの程度有害であるかは、突然変異の内容、ゲノムのどこで発生したか、いつ発生したかによって異なります。^[1]

接合後のゲノム変化は、1つの塩基対に影響を及ぼす小さな突然変異、または染色体全体に影響を及ぼす大きな突然変異によって引き起こされる可能性があり、自然突然変異と誘発突然変異の2つのクラスに分けられます。^[2]

自発的突然変異のほとんどは、DNAに自然に生じた損傷や、因子に直接さらされることなくDNA複製中に生じたエラーの結果です。^[2]一般的な自発的突然変異には以下のものがあります。

• 脱プリン化– プリン（AまたはG）塩基が失われ、脱プリン部位が形成される。脱プリン部位はAP部位とも呼ばれ、遺伝子配列内のプリン塩基を含まない場所である。複製中に、影響を受けた二本鎖DNAは、失われたプリンを含む1つの二本鎖娘鎖を生成し、結果として配列は変化しない。もう一方の鎖は、プリンとその相補塩基が失われた短い鎖を生成する。 ^{[2] [3]}
• 脱アミノ化–塩基のアミン基がケト基に変化します。その結果、シトシンはウラシルに、アデニンはヒポキサンチンに変化し、DNAの複製や修復に誤りが生じる可能性があります。 ^{[2] [3]}
• 互変異性化– ヌクレオチド塩基上の水素原子が再配置され、複製中に水素結合パターンが変化し、誤った塩基対形成を引き起こします。 ^[2]たとえば、チミンのケト互変 異性体は通常アデニンと対を形成しますが、チミンのエノール互変異性体はグアニンと結合することができます。これにより、誤った塩基対形成が発生します。同様に、シトシンとアデニンのアミノ互変異性体とイミノ互変異性体があり、他のヌクレオチドと誤った塩基対形成を引き起こす可能性があります。 ^[4]

誘発突然変異とは、因子または変異原によって引き起こされるDNAの損傷のことです。変異原は多くの場合、変異特異性を示し、DNA配列に予測可能な変化を引き起こします。^[5]突然変異を誘発する一般的な変異原には以下のものがあります。

• 紫外線 （UV） – 同じ鎖上のピリミジン（TまたはC）ヌクレオチド塩基が共有結合してピリミジン二量体を形成します。チミン-チミン二量体は、UV光によって引き起こされる最も一般的な変異です。二量体はDNA構造に破壊的なねじれを引き起こすため、ポリメラーゼはしばしばその領域を読み取るのに問題があり、DNA複製が遅くなります。 ^[5]
• 塩基類似体– DNAの窒素塩基と構造と化学的性質が十分に類似した化合物で、DNA配列に組み込むことができます。これらの類似体は通常の塩基と同じ対合特性を持たないため、複製中にヌクレオチドと誤って対合する可能性があります。5-ブロモウラシル（5-BU）はチミンの一般的な類似体ですが、5-BUのエノール型はアデニンと結合することができます。一方、イオン化型はグアニンと対合します。 ^[5]
• 挿入 剤– DNA内の積み重ねられた窒素塩基の間に位置し、フレームシフト変異を引き起こす化合物。ダウノルビシンなどの一部の挿入剤は、複製と転写を阻害する能力があり、増殖中の細胞に対して非常に有毒です。 ^[5]
• 活性酸素種（ ROS） – DNA鎖切断を引き起こし、細胞成分に多くの損傷を与える可能性のある、反応性の高い酸素含有分子。 ^{[5] [6]}
• アルキル化剤– 4つの塩基にアルキル基を付加する化合物。グアニンにアルキル基が付加されると、チミンとの誤った対合が起こり、複製の精度が損なわれる可能性がある。 ^[5]

受精後突然変異によって引き起こされる結果の重大さを決定する大きな要因は、突然変異がいつどこで発生するかである。その結果、結果は無視できるものから非常に有害なものまでさまざまである。^[7]

個体が異常を遺伝した場合、通常、その異常はすべての細胞に存在します。しかし、DNAコードの変化、エピジェネティックな変化、染色体異常などの突然変異は、発達の後半に発生する可能性があります。その結果、子孫の細胞株の1つは正常になり、他の細胞株は異常になります。その結果、個体は正常細胞と異常細胞のモザイクであると考えられます。^[7]

モザイク現象とは、1人の個体内に異なる遺伝子型を持つ2つ以上の細胞株が発生する現象である。モザイク現象は、2つの受精卵が融合して2つの遺伝子型を持つ新しい1つの受精卵が生じるキメリズムとは異なる。^[7]

血液細胞中のY染色体の喪失（LOY）は、ヒトの接合後突然変異の中で最も一般的なものです。これは年齢と密接に関連しており、70歳前後の男性の14％と94歳前後の男性の57％の血液細胞の少なくとも10％で検出されます。^{[8] [9]} LOYの男性は、影響を受けていない男性と比較して、全死亡率と癌による死亡率が高くなっています。^[10]さらに、LOYはアルツハイマー病と心血管疾患のリスクが高いことに関連しています。^[11]喫煙はLOYを誘発するリスクを3倍以上増加させ、LOY状態に用量依存的な影響を及ぼします。^[12]

トリソミー21（ダウン症候群）は、生児の中で最も多く見られる染色体異常の1つです。トリソミー21の妊娠のうち、約80％が自然流産または死産で終わります。ダウン症候群と診断された人の1～5％は、実際には「高グレード」のトリソミー21モザイクです。残りのトリソミー21モザイクは「低グレード」モザイクと分類され、染色体変異が各組織の3～5％未満で発生することを意味します。高グレードのトリソミー21モザイクは完全なダウン症候群と同様の特徴を示しますが、低グレードモザイクはより軽度の特徴を示す傾向があります。ただし、その影響はトリソミー細胞の分布によってかなり異なります。^[13]

体細胞突然変異は受精後の遺伝子構造の変化の結果である。このタイプの突然変異は生殖グループ外の細胞にも影響するため、将来の子孫には受け継がれない。^{[14] [15]}

生殖系列突然変異は生殖細胞の遺伝子構造の変化の結果である。これらの突然変異は子孫に伝達され、体質的突然変異を引き起こす可能性がある。体質的突然変異とは、1つの細胞に存在すると、その生物に関連する他のすべての細胞にも存在する突然変異である。^[15]