抑制変異

サプレッサー変異は、合成救済プロセスで定義された既存の変異の表現型効果を軽減または元に戻す2番目の変異です。したがって、遺伝子抑制は、元の背景変異の前に見られた表現型を復元します。^{[1]サプレッサー変異は、関心のある生物学的プロセスに影響を与える新しい遺伝子部位を特定するのに役立ちます。また、機能的に相互作用する分子と交差する}生物学的経路の間の証拠も提供します。^[2]

遺伝子内抑制と遺伝子間抑制

遺伝子内抑制

遺伝子内抑制は、元の突然変異と同じ遺伝子内で起こる抑制突然変異によって生じます。古典的な研究では、フランシス・クリック（他）が遺伝子内抑制を用いて遺伝暗号の基本的な性質を研究しました。この研究から、遺伝子は重複しないトリプレット（コドン）として発現されることが示されました。^[1]

研究者らは、1塩基挿入（+）または1塩基欠失（-）のいずれかによって引き起こされた突然変異は、2つの突然変異が遺伝子の同じ付近で発生している限り、反対の符号の2番目の突然変異によって「抑制」または回復できることを示した。これにより、遺伝子は特定の「読み取りフレーム」で読み取られる必要があり、1塩基挿入または欠失により読み取りフレームがシフトし（フレームシフト突然変異）、残りのDNAが意図したものとは異なるポリペプチドをコードすることになるという結論に至った。したがって、研究者らは、2つの突然変異の間の部分がタンパク質機能にとって重要でない限り、反対の符号の2番目の突然変異は読み取りフレームを回復することで元の突然変異を抑制すると結論付けた。^[1]

クリックは、読み取り枠に加えて、抑制変異も使用してコドンのサイズを決定しました。同じ記号の1つまたは2つの塩基の挿入/削除は突然変異表現型をもたらしますが、3つの塩基を削除または挿入すると野生型の表現型が得られることがわかりました。これらの結果から、挿入または削除されたトリプレットは読み取り枠を乱さず、遺伝コードは実際にはトリプレットであると結論付けられました。^[1]

遺伝子間抑制

遺伝子間（遺伝子外とも呼ばれる）抑制は、ゲノム内の別の場所での変異によって、1つの遺伝子の変異の影響を軽減します。2番目の変異は、元の変異と同じ遺伝子ではありません。^{[2]遺伝子間抑制は、}タンパク質などの分子間の相互作用を特定して研究するのに役立ちます。たとえば、タンパク質分子間の相補的な相互作用を破壊する変異は、ゲノム内の別の場所での2番目の変異によって補償され、それらの分子間の適切な代替相互作用が回復または提供される場合があります。このアプローチを使用して、生化学、シグナル伝達、および遺伝子発現経路のいくつかのタンパク質が特定されています。このような経路の例には、受容体-リガンド相互作用、およびDNA複製、転写、および翻訳に関与するコンポーネントの相互作用が含まれます。^[1]

これらの遺伝子間抑制も集団内で持続する可能性が高い。大腸菌などの生物でこれらの代償突然変異が確立され、薬剤の存在により薬剤耐性になり、薬剤の使用が中止されると、耐性株は、耐性を獲得した薬剤に対して再び感受性になる株に簡単には進化できない。^[3]これらの株はこれらの代償突然変異を失う可能性は低く、株の適応度が大幅に低下して中間株が生じる。これらの中間株はボトルネックの影響を受けやすく、そのため遺伝子間抑制の前に対立遺伝子を復帰させることが困難になる。その結果、薬剤の使用が中止されると、これらの突然変異が集団内で持続する可能性が高いことがわかる。

サプレッサー変異は、ウイルスの構造タンパク質をコードする遺伝子でも発生します。生存可能なファージ T4 ウイルス(図を参照) を作成するには、構造成分のバランスが必要です。ファージ T4 のアンバー変異体には、タンパク質内のアミノ酸のコドンをナンセンス終止コドン TAG に変える変異が含まれています (終止コドンとナンセンス変異を参照)。感染時に、ファージ T4 の必要な構造成分をコードする遺伝子に欠陥のあるアンバー変異体が弱く抑制されると (特定の改変されたtRNA を含む大腸菌宿主内–ナンセンスサプレッサーを参照)、必要な構造成分の数が減ります。その結果、生存可能なファージはほとんど形成されません。ただし、別の構造タンパク質をコードする遺伝子の 2 番目のアンバー変異がファージゲノムにも存在する場合、弱いナンセンスサプレッサーを持つ宿主で生存可能なファージが生成される場合があることがわかりました。^[4] 2番目のアンバー変異が最初の変異を抑制できる理由は、2つの数が減少した構造タンパク質のバランスが取れているためであることが判明しました。たとえば、最初のアンバー変異によって尾繊維が通常の10分の1に減少した場合、生成されるファージ粒子のほとんどには感染性を持つのに十分な尾繊維がありません。しかし、2番目のアンバー変異がベースプレートのコンポーネントに欠陥があり、ベースプレートの数が10分の1になった場合、尾繊維とベースプレートのバランスが回復し、感染性ファージが生成される可能性があります。^[4]

復帰者

微生物遺伝学において、復帰突然変異体とは、抑制突然変異、または遺伝子のどこかの代償突然変異（第 2 部位復帰）によって、以前の遺伝子型または元の表現型に戻った突然変異体です。

参照

合成生存率

参考文献

^ abcde Hartwell, LH, Hood, L., Goldberg, ML, Reynolds, AE, Silver, LM, & Veres, RC (2008). 遺伝学: 遺伝子からゲノムへ. ニューヨーク: McGraw-Hill.
^ ab Hodgkin J. 遺伝子抑制。2005 年 12 月 27 日。WormBook: The Online Review of C. elegans Biology [インターネット]。パサデナ (CA): WormBook; 2005-。
^ Bergstrom, Carl T.; Feldgarden, Michael (2007 年 11 月 22 日)。「 抗生物質耐性菌の生態と進化」。病原体: 耐性、毒性、変異、および出現: 125–138。doi :10.1093/acprof:oso/ 9780199207466.003.0010。ISBN 978-0-19-920746-6. 2021年4月27日閲覧。
^ ab Floor E (1970). 「バクテリオファージT4の形態形成遺伝子の相互作用」J. Mol. Biol . 47 (3): 293–306. doi :10.1016/0022-2836(70)90303-7. PMID 4907266.

外部リンク

ウィキブックスの一般生物学教科書の突然変異の章
有益な突然変異の例

[Textbook-1] Hartwell, LH, Hood, L., Goldberg, ML, Reynolds, AE, Silver, LM, & Veres, RC (2008). 遺伝学: 遺伝子からゲノムへ. ニューヨーク: McGraw-Hill.

[WormS-2] Hodgkin J. 遺伝子抑制。2005 年 12 月 27 日。WormBook: The Online Review of C. elegans Biology [インターネット]。パサデナ (CA): WormBook; 2005-。

[3] ^ Bergstrom, Carl T.; Feldgarden, Michael (2007 年 11 月 22 日)。「 抗生物質耐性菌の生態と進化」。病原体: 耐性、毒性、変異、および出現: 125–138。doi :10.1093/acprof:oso/ 9780199207466.003.0010。ISBN 978-0-19-920746-6. 2021年4月27日閲覧。

[Floor-4] Floor E (1970). 「バクテリオファージT4の形態形成遺伝子の相互作用」J. Mol. Biol . 47 (3): 293–306. doi :10.1016/0022-2836(70)90303-7. PMID 4907266.