どのような種類の遺伝的変異が可能ですか?

遺伝子の DNA 配列は、さまざまな方法で変更できます。 遺伝子変異の種類は、発生する場所に応じて、さまざまな健康への影響を与える可能性があります。 しかし、遺伝子バリアントを別々のグループに分類することは依然として困難です。

1. 遺伝子変異の種類

のDNA配列 遺伝子 さまざまな方法で変更できます。 遺伝子バリアント (遺伝子変異とも呼ばれます) は、発生する場所に応じて、さまざまな健康への影響を与える可能性があります。 種類 遺伝的変異 で構成されています:

1.1。 変異細胞の種類による遺伝子変異の分類

  • 生殖細胞バリアントは、卵母細胞または 精子、親から子に渡すことができます。
  • 体細胞バリアントは特定の細胞にのみ存在し、通常は遺伝しません。 体細胞バリアントは、通常、環境要因または細胞分裂のエラーにより、各人の生涯のある時点で獲得されます。 一部の体細胞バリアントは、次のような疾患の発症につながります。 .

生殖細胞変異と体細胞変異の両方が、多くの癌に関与しています。 例えば、 brca1 . 遺伝子変異 そしてbrca2は主要な危険因子です 乳がん.

肺転移性乳がん
brca1 および brca2 遺伝子の変異は、乳がんの主要な危険因子です。

1.2. 変化の種類に基づく遺伝子変異の分類

1.2.1. 一塩基バリアント (SNV)

一塩基変異 (SNV) は、単一のヌクレオチドが別のヌクレオチドに置換されることです。 この変動は、ある集団ではまれかもしれませんが、別の集団では一般的です.

SNV と SNP は交換可能ではありませんが、一塩基変異体は一塩基多型 (SNP) と呼ばれることもあります。 SNP としての資格を得るには、バリアントが人口の少なくとも 1% に存在する必要があります。

タンパク質コード領域に 1 つのヌクレオチド バリアントが存在する場合、次のような結果が生じる可能性があります。

  • ヌクレオチド置換は、アミノ酸変化(同義変化)をもたらさない。 これは、複数のコドン (ヌクレオチドのトリプレット) が同じアミノ酸をコードするために発生する可能性があります。
  • ヌクレオチド置換はアミノ酸置換につながります: ヌクレオチド変化がタンパク質ビルディングブロックの置換をもたらす場所 (アミノ酸) 内の別のブロックと等しい タンパク質 遺伝子からできています。 アミノ酸の変化は、タンパク質の機能を変化させる可能性があります。 これは、タンパク質の機能と構造に対するアミノ酸置換の影響に応じて、病的変異をもたらす場合と生じない場合があります。 これは、非匿名の変更または偽のバリアント (突然変異) と呼ばれます。
  • ヌクレオチド置換は、停止コドンおよびタンパク質の早期切断につながります。 このタイプの変異により、適切に機能しない、機能しない、または分解する可能性のある短縮されたタンパク質が生じます。 これを停止レベルの変更または無意味な変化 (ミューテーション) と呼びます。

1.2.2. インデル

Indel は挿入または削除の略で、ゲノムに挿入または削除された DNA の小さな断片 (通常は 50 塩基対未満) を指します。

翻訳中、mRNA 配列は塩基 (コドン) のグループで読み取られ、各コドンは特定のアミノ酸に対応します。 インデルの長さが 3 の倍数でない場合、フレーム シフトが発生する可能性があります。

フレーム シフトは、残りのすべての塩基のリーディング フレームを変更し、遺伝子の残りの部分が正しく翻訳されなくなります。 これにより、翻訳産物が大幅に変化し、多くの場合、mRNA の標的分解につながります。

1.2.3. 構造変化

構造変化もその一つ 遺伝子変異。 これは、ゲノムの一部の大規模な再編成 (50 塩基対を超える) であり、欠失、重複、挿入、逆転、転座、またはそれらの組み合わせである可能性があります。

コピー数変更 (CNV) は、ゲノム内の特定の DNA 断片のコピー数を変更する重複または欠失です。 構造バリアントは、疾患を含むいくつかの状態に関連しています 多発性嚢胞腎心筋症筋萎縮性側索硬化症 (ALS)および知的障害の一部のケース。

  • 挿入: 挿入は、遺伝子に 1 つまたは複数のヌクレオチドを追加することによって DNA 配列を変更します。 その結果、遺伝子から作られたタンパク質が適切に機能しなくなる可能性があります。
  • 欠失:遺伝子から少なくとも 1 つのヌクレオチドを除去することによって DNA 配列を変更する欠失。 小さな欠失では遺伝子内の 1 つまたは数個のヌクレオチドが除去されますが、大きな欠失では遺伝子全体またはいくつかの隣接遺伝子が除去される可能性があります。 削除された DNA は、影響を受けるタンパク質またはタンパク質の機能を変更する可能性があります。
  • 削除-挿入: このバリエーションは、遺伝子の同じ場所で削除と挿入が同時に発生した場合に発生します。 断片挿入バリアントでは、少なくとも 1 つのヌクレオチドが除去され、少なくとも 1 つが挿入されます。 ただし、変更は、単純な置換とは異なるように十分に複雑でなければなりません。 結果として得られるタンパク質は、適切に機能しない可能性があります。 削除-挿入 (delins) バリアントは、挿入-削除 (indel) バリアントと呼ばれることもあります。
  • 複製: 複製は、遺伝子内の 1 つまたは複数のヌクレオチドの伸長がコピーされ、元の DNA 配列の隣で繰り返されるときに発生します。 この種の変化は、変異遺伝子から作られたタンパク質の機能を変える可能性があります。
  • 反転: 反転は、元の配列を同じ配列で逆の順序で置き換えることにより、遺伝子内の複数のヌクレオチドを変更します。
  • フレーム シフト: リーディング フレームは、それぞれがアミノ酸をコードする 3 つのヌクレオチドのグループで構成されます。 リーディング フレームの変化は、ヌクレオチドが追加または失われたときに発生し、その背後にあるすべてのアミノ酸のグループとコードを変更します。 得られたタンパク質は、通常、非機能的です。 挿入、削除、およびコピーはすべて、フレーム シフトのバリエーションにすることができます。
  • 拡張反復: DNA の一部の領域には、連続して何度も繰り返される短いヌクレオチド配列が含まれています。 たとえば、トリヌクレオチドリピートは 3 つのヌクレオチドの配列で構成され、テトラヌクレオチドリピートは 4 つのヌクレオチドのシーケンスで構成されます。 反復伸長は、短い DNA 配列が繰り返される回数を増やすバリエーションです。 このタイプの変異は、結果として得られるタンパク質の異常な機能を引き起こす可能性があります。
ロイ・ローン・トルーエン・ホア・ディ・トルーエン・ファン・タイプ・グエン・ナン・トリュー・ジェネラル-1
構造変化は遺伝子変異の一種

2. 遺伝子変異の分類は単純ではない

分類には問題や難しさがある 遺伝的変異 別々のグループに分かれており、遺伝的変異の定義についてはまだ明確なコンセンサスに達していません。 したがって、いくつかの遺伝的バリアントの区別は、現時点ではかなりあいまいです。

SNP は一塩基置換と定義されていますが、一塩基の挿入または欠失もこのカテゴリに分類されることがあります。 一般に、点突然変異には一塩基置換と一塩基欠失の両方が含まれますが、集団頻度が 1% 未満の場合にのみそのように分類されます。

これは多型とは異なります。多型は、集団頻度が SNP と同様に 1% の恣意的な制限を超える遺伝的バリアントに対して予約されている用語です。

並列反復は、2 つのカテゴリに分けることができます。短いタンデム リピート (STR) は、一般に、配列の長さが 8 ヌクレオチド以下のタンデム リピートと、タンデム リピート (VNTR) としてマークされているよりも長いタンデム リピートを指します。 それらは、マイクロセルおよびミニサテライトセルとしても知られています。

このように、2 つのクラス間の区別が繰り返しシーケンスの長さにのみ基づいていることは明らかですが、それは恣意的なカットオフにすぎません。 ミクログリア細胞の最も一般的なタイプは、二塩基、三塩基、および四塩基の繰り返しです。

ただし、ヌクレオチドの繰り返しは、一部の塩基またはそれ以上の長さで同一です。 つまり、DNA の連続した同一のヌクレオチドはホモポリマー配列と呼ばれます (例: GGGGG または AAAAA)。 タンデム反復配列は、より複雑な他の DNA 配列の変更や再編成に比べて単純ですが、これらの単純な配列は数十から数百回繰り返される可能性があり、高いヘテロ接合性または対立遺伝子の多様性を生み出します。

コピー バリアント型とインデルの境界線または区別は、さらにあいまいです。 ゲノムバリアント (DGV) のデータベースでは、1 kb を超える削除および重複/挿入は「CNV」として分類され、100 bp から 1 kb の間のものは「InDels」としてグループ化されます。

したがって、最近のゲノムワイドな再エンコード実験で特定された、数ヌクレオチドから数十ヌクレオチドの範囲の残りの数十万のインデルは、現在分類されていません。

おそらく、それらに適合するために「短いインデル」のような新しいカテゴリを作成する必要があり、100 bp から 1 kb の間のものは、おそらく「中間インデル」に名前を変更する必要があります。

に似ている 遺伝的変異 一塩基多型 (SNP)、集団頻度が 1% 以上の共通コピー数変異 (CNV) バリアントは、コピー数多型として知られています。 ただし、一部の研究では、2 人以上の個体で検出された CNV もコピー数多型と見なされていました。

ただし、SNP などの単一ヌクレオチドの変化を超えて、すべての遺伝的バリアントは、構造バリアントの傘下に広くグループ化できます。 本質的に同じ遺伝的変異を説明するために一連の名前が使用されると、さらに混乱します.

たとえば、CNV という用語が導入される前は、大規模なコピー数のバリエーションと中サイズのバリエーションが CNV の説明に使用されていました。 ゲノム ハイブリッド アレイに基づくいくつかの比較研究では、染色体の増加と減少を使用して、重複と欠失をそれぞれ示しています。

多くの異なる種類の遺伝的変異と用語が使用されてきましたが、定義または次元がまったく異なることは注目に値します。 さらに、分類群には生物学的根拠がありません。つまり、発生を仲介するメカニズムに従って分類されていません。

代わりに、分類は単純に DNA 配列の変化のパターンとそのサイズに基づいています。 したがって、発見および同定されている遺伝子バリアントを特徴付けることがより重要です。

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