タンデムリピート

遺伝学では、タンデムリピートはDNA内で1つ以上のヌクレオチドのパターンが繰り返され、その繰り返しが互いに直接隣接している場合に発生します。たとえば、ATTCG ATTCG ATTCGでは、配列ATTCGが3回繰り返されます。^[1]

いくつかのタンパク質ドメインも、アルマジロリピートのように、アミノ酸の一次構造内でタンデムリピートを形成します。しかし、タンパク質では、完全なタンデムリピートは天然のタンパク質ではまれですが、設計されたタンパク質には追加されています。^[2]

タンデムリピートはヒトゲノムの約8%を占めています。^[3]タンデムリピートは、筋萎縮性側索硬化症、ハンチントン病、いくつかの癌など、50を超える致命的なヒト疾患に関与しています。^[4]

用語

すべてのタンデムリピート配列はサテライト DNAに分類できます。この名前は、タンデム DNA リピートが同じヌクレオチド配列を繰り返して繰り返す性質上、2 つの可能なヌクレオチド塩基対の組み合わせの比率が一意であるため、特定の質量密度が与えられ、密度ベースの実験技術を使用してゲノムの残りの部分から分離できるため、「サテライトバンド」として表示されるという事実に由来しています。ただし、タンデムリピート配列のヌクレオチド組成がゲノムの平均に近い場合、サテライトバンドとして表示されません。^{[引用が必要]}

ちょうど2つのヌクレオチドが繰り返される場合、それはジヌクレオチドリピートと呼ばれます（例：ACACACAC...）。遺伝性非ポリポーシス大腸がんにおけるマイクロサテライト不安定性は、このような領域に最もよく影響します。^[5]

3つのヌクレオチドが繰り返される場合、それはトリヌクレオチド反復（例：CAGCAGCAGCAG...）と呼ばれ、そのような領域の異常はトリヌクレオチド反復疾患を引き起こす可能性があります。

10 から 60 個のヌクレオチドが繰り返される場合、それはミニサテライトと呼ばれます。より少ないヌクレオチドの繰り返しは、マイクロサテライトまたは短いタンデムリピートとして知られています。

1,000 ヌクレオチド程度の長さのヌクレオチドが繰り返される場合、それはマクロサテライトと呼ばれます。

検討対象の集団内で反復単位のコピー数が可変である場合、それは可変数タンデムリピート（VNTR）と呼ばれます。MeSHは可変数タンデムリピートをミニサテライトに分類します。^[6]

機構

タンデムリピートは、さまざまなメカニズムを通じて発生します。たとえば、鎖のずれによるミスペアリング (複製のずれとも呼ばれます) は、DNA 複製中に発生する突然変異プロセスです。DNA 鎖の変性と置換が起こり、相補的な塩基のミスペアリングが発生します。鎖のずれによるミスペアリングは、反復 DNA 配列の起源と進化の 1 つの説明となります。

他のメカニズムとしては、不等交差や遺伝子変換などがあります。

用途

タンデムリピートは、個人の遺伝的特徴を決定するのに役立つパターンを表します。

タンデムリピートは親子関係の判定に非常に役立ちます。短いタンデムリピートは、特定の系図 DNA テストに使用されます。DNAは染色体 DNA 内のマイクロサテライトから検査されます。親子関係は、これらの領域の類似性を通じて判定できます。

多型タンデムリピート（別名VNTR）も微生物に存在し、アウトブレイクの起源をたどるために使用できます。株を特徴付けるためにVNTRのコレクションを分類する対応するアッセイは、MLVA （Multiple Loci VNTR Analysis）と呼ばれることがよくあります。タンデムリピート多型を使用して、2022年のパンデミック中にサル痘（mpox）ウイルスゲノムの自然感染で組み換えが報告されました。 ^[7]

コンピュータサイエンスの分野では、サフィックスツリーやサフィックスアレイを使用して、文字列（DNA配列など）内のタンデムリピートを効率的に検出できます。

2004年の研究では、犬の異常な遺伝的可塑性がタンデムリピートの変異と関連していることが示唆された。^[8]

ネストされたタンデムリピートは、可変または未知の長さの繰り返し単位として説明され、多くの場合、より小さな繰り返し単位の非対称階層を含みます。これらの繰り返しは、相同長さのモノマーの明確なグループで構成されています。NTRprismと呼ばれるアルゴリズムは、構築されたサテライトDNAアレイの繰り返し構造の注釈を可能にするために、オックスフォードナノポアテクノロジーの研究者によって作成されました。アルゴリズムNTRprismは、サテライト繰り返し周期性を見つけて表示するために開発されました。^[9]

参照

参考文献

^ 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)の Tandem+Repeat
^ Jorda J、Xue B 、 Uversky VN、Kajava AV (2010 年 6 月)。「タンパク質タンデムリピート - 完璧であればあるほど、構造化は少なくなる」。The FEBS Journal。277 ( 12 ): 2673–82。doi :10.1111/ j.1742-4658.2010.07684.x。PMC 2928880。PMID 20553501。
^ Duitama J、Zablotskaya A、Gemayel R、Jansen A、Belet S、Vermeesch JR、Verstrepen KJ、Froyen G (2014 年 5 月)。「ヒトゲノムにおけるタンデムリピート変異の大規模解析」。核酸研究。42 ( 9 ): 5728–5741。doi :10.1093 / nar/gku212。PMC 4027155。PMID 24682812。
^ 崔、雅;そう、ウェンビン。リー、ジェイソン・シェン。リー・ジンイー・ジェシカ。ヴィラン、エリック。サラム、テイマー。リー、ウェイ (2024 年 4 月)。「338,963人のヒトにおけるタンデムリピートのゲノム規模の拡大」。セル。187 (9): 2336–2341.e5。土井：10.1016/j.cell.2024.03.004。ISSN 0092-8674。
^ Oki E, Oda S, Maehara Y, Sugimachi K (1999年3月). 「DNAミスマッチ修復不全のヒト大腸癌 細胞株におけるジヌクレオチド反復不安定性の変異遺伝子特異的表現型」。Oncogene . 18 (12): 2143–7. doi : 10.1038/sj.onc.1202583 . PMID 10321739。
^米国国立医学図書館 医学件名標目表(MeSH)における可変数のタンデム繰り返し
^ ええ、ティンユー。シェ、ジーユー。フィーリー、マイケル・C.フィーリー、パトリック・J.コントレラス、グレゴリー P.スー・インチェ;シェ、シャンリン。ルイス、ディラン A. (2022 年 12 月 9 日) 「組み換えが2022年のサル痘（mpox）の流行を形作る」。メッド。3 (12): 824–826。土井：10.1016/j.medj.2022.11.003。ISSN 2666-6359。PMC 9733179。PMID 36495863。
^ Pennisi E (2004 年 12 月). 「遺伝学。進化の荒々しい理論: 遺伝子の断続的変化が犬の形を決める」. Science . 306 (5705): 2172. doi : 10.1126/science.306.5705.2172 . PMID 15618495. S2CID 10680162.
^ アルテモーセ、ニコラス;ログスドン、グレニス・A.ブジカゼ、アンドレイ V.シドワニ、プラヤ;サーシャ・A・ラングレー;カルダス、ジーナ V.ホイト、サバンナ J.ウラルスキー、レフ。リャボフ、ヒョードル D.シュー、コリン・J。サウリア、マイケルEG。ボルチャーズ、マシュー。ガーシュマン、アリエル。ミケンコ、アラ。シェペレフ、ヴァレリー A. (2022 年 4 月)。「ヒトセントロメアの完全なゲノムおよびエピジェネティックマップ」。科学。376 (6588): eabl4178。土井：10.1126/science.abl4178。ISSN 0036-8075。PMC 9233505。PMID 35357911。

外部リンク

例:
- VNTR - 情報とアニメーションの例
データベース:
- TRDB - タンデムリピートデータベース
- 微生物タンデムリピートデータベース
- ショートタンデムリピートデータベース
- 主要ゲノムにおけるタンデムリピート
検索ツール:
- TAPO: タンパク質構造におけるタンデムリピートを識別するための複合法
- ムレップス
- 星
- SERF De Novoゲノム解析とタンデムリピートファインダー
- TRF タンデムリピートファインダー
- スプリンター
- TRED - 編集距離でのタンデムリピート
- タンデムSWAN
- マイクロサテライトリピートファインダー
- JSTRING - ゲノム内のタンデムリピートの Java 検索
- Phobos - 完全および不完全繰り返しのタンデム繰り返し検索ツール - 最大パターンサイズは計算能力のみに依存します
- UGENE - 超高速でメモリ効率の高いオープンソースのタンデムリピートファインダー実装。
- TRAL: タンデムリピートアノテーションライブラリ - 統計フィルタリング機能を備えたメタ予測ツールで、リピートアノテーションと分析のためのさまざまな機能を備えています。

[1] 米国国立医学図書館医学件名標目表(MeSH)の Tandem+Repeat

[2] ^ Jorda J、Xue B 、 Uversky VN、Kajava AV (2010 年 6 月)。「タンパク質タンデムリピート - 完璧であればあるほど、構造化は少なくなる」。The FEBS Journal。277 ( 12 ): 2673–82。doi :10.1111/ j.1742-4658.2010.07684.x。PMC 2928880。PMID 20553501。

[3] Duitama J、Zablotskaya A、Gemayel R、Jansen A、Belet S、Vermeesch JR、Verstrepen KJ、Froyen G (2014 年 5 月)。「ヒトゲノムにおけるタンデムリピート変異の大規模解析」。核酸研究。42 ( 9 ): 5728–5741。doi :10.1093 / nar/gku212。PMC 4027155。PMID 24682812。

[4] 崔、雅;そう、ウェンビン。リー、ジェイソン・シェン。リー・ジンイー・ジェシカ。ヴィラン、エリック。サラム、テイマー。リー、ウェイ (2024 年 4 月)。「338,963人のヒトにおけるタンデムリピートのゲノム規模の拡大」。セル。187 (9): 2336–2341.e5。土井：10.1016/j.cell.2024.03.004。ISSN 0092-8674。

[5] ^ Oki E, Oda S, Maehara Y, Sugimachi K (1999年3月). 「DNAミスマッチ修復不全のヒト大腸癌 細胞株におけるジヌクレオチド反復不安定性の変異遺伝子特異的表現型」。Oncogene . 18 (12): 2143–7. doi : 10.1038/sj.onc.1202583 . PMID 10321739。

[6] ^米国国立医学図書館 医学件名標目表(MeSH)における可変数のタンデム繰り返し

[7] ええ、ティンユー。シェ、ジーユー。フィーリー、マイケル・C.フィーリー、パトリック・J.コントレラス、グレゴリー P.スー・インチェ;シェ、シャンリン。ルイス、ディラン A. (2022 年 12 月 9 日) 「組み換えが2022年のサル痘（mpox）の流行を形作る」。メッド。3 (12): 824–826。土井：10.1016/j.medj.2022.11.003。ISSN 2666-6359。PMC 9733179。PMID 36495863。

[8] Pennisi E (2004 年 12 月). 「遺伝学。進化の荒々しい理論: 遺伝子の断続的変化が犬の形を決める」. Science . 306 (5705): 2172. doi : 10.1126/science.306.5705.2172 . PMID 15618495. S2CID 10680162.

[9] アルテモーセ、ニコラス;ログスドン、グレニス・A.ブジカゼ、アンドレイ V.シドワニ、プラヤ;サーシャ・A・ラングレー;カルダス、ジーナ V.ホイト、サバンナ J.ウラルスキー、レフ。リャボフ、ヒョードル D.シュー、コリン・J。サウリア、マイケルEG。ボルチャーズ、マシュー。ガーシュマン、アリエル。ミケンコ、アラ。シェペレフ、ヴァレリー A. (2022 年 4 月)。「ヒトセントロメアの完全なゲノムおよびエピジェネティックマップ」。科学。376 (6588): eabl4178。土井：10.1126/science.abl4178。ISSN 0036-8075。PMC 9233505。PMID 35357911。

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