インデル

インデル（Indel）とは遺伝学の用語であり、ゲノムへのDNAの塩基配列の挿入（insertion）または欠失（deletion）のどちらかあるいは両方を意味する。和語では挿入欠失ともいう。1万塩基対までの小規模な遺伝子変異に分類される[1][2][3][4][5][6][7]。長い期間を経て離れ、かつ、他の変異と関係を持たない変異も含む[8]。ミクロインデル（microindel）は、正味50塩基対までのインデルである[9]。

ゲノムのコーディング領域では、インデルの長さが3の倍数でない限り、インデルはフレームシフト突然変異を起こす[10]。例えば、ブルーム症候群を引き起こすフレームシフト突然変異の原因となるミクロインデルが日本人とユダヤ人に広く存在している[11]。インデルは点変異やTandem Base Mutations (TBM)とは異なる。一塩基のインデルはゲノム配列から一塩基が挿入されたり削減されたりすることで、ゲノムの塩基長が増えるか減る。点変異は配列内での一塩基の位置の変化でありゲノム総数は変化しない。TBMとは発生機序が根本的に異なり[12]、TBMは隣接する二つまたは稀に三つの塩基配列の位置が入れ替わる現象である[13]。

インデルは、土着の生物群集における遺伝的特徴のマーカーとして、特に系統学において利用される[14][15]。複数のインデルを有するゲノム領域は、種を特定するための根拠となる[16][17][18]。

上記のように、コーディング領域における一塩基対のインデルはフレームシフト突然変異の原因となる。その領域が転写されてmRNAが合成された際、mRNAの配列に反映される[10]。これにより他の領域にあった終止コドンが移動した場合、異常なタイミングで転写が止まる原因となる。このような、終止コドンの位置が異常な変異mRNAはナンセンス変異依存mRNA分解機構かノンストップmRNA分解機構により分解除去される[19][20][21]。しかし、多型インデルはタンパク質の末端領域に集まり、ナンセンス変異依存mRNA分解機構を回避する傾向にある[22][23]。この傾向は、嗅覚に関与すると予想されている遺伝子で確認されている[22]。このことは、（mRNA分解機構を回避する）多くのインデルとフレームシフト変異は中立であり、表現型の変異を引き起こさないことが示唆する[10]。

3の倍数のインデルはコード領域では珍しいが、非コード領域では比較的一般的である[24][25]。ヒトには個々人で約192-280箇所のフレームシフトインデルが存在する[26]。人間のゲノム配列の16-25%はインデルであると考えられている[1]。

関連項目

[編集]

脚注

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  1. ^ a b Mills, R. E. (9 August 2006). “An initial map of insertion and deletion (INDEL) variation in the human genome”. Genome Research 16 (9): 1182–1190. doi:10.1101/gr.4565806. http://genome.cshlp.org/content/16/9/1182. 
  2. ^ Mullaney, J. M.; Mills, R. E.; Pittard, W. S.; Devine, S. E. (21 September 2010). “Small insertions and deletions (INDELs) in human genomes”. Human Molecular Genetics 19 (R2): R131–R136. doi:10.1093/hmg/ddq400. https://academic.oup.com/hmg/article-lookup/doi/10.1093/hmg/ddq400. 
  3. ^ Kondrashov AS, Rogozin IB (February 2004). “Context of deletions and insertions in human coding sequences”. Hum. Mutat. 23 (2): 177–85. doi:10.1002/humu.10312. PMID 14722921. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14722921. 
  4. ^ Ogurtsov AY, Sunyaev S, Kondrashov AS (August 2004). “Indel-based evolutionary distance and mouse-human divergence”. Genome Res. 14 (8): 1610–6. doi:10.1101/gr.2450504. PMC 509270. PMID 15289479. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC509270/. 
  5. ^ William M. Gelbart; Lewontin, Richard C.; Griffiths, Anthony J. F.; Miller, Jeffrey H. (2002). Modern genetic analysis: integrating genes and genomes. New York: W.H. Freeman and CO. pp. 736. ISBN 0-7167-4382-5 
  6. ^ Gregory TR (January 2004). “Insertion-deletion biases and the evolution of genome size”. Gene 324 (7): 15–34. doi:10.1016/j.gene.2003.09.030. PMID 14693368. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378111903009570. 
  7. ^ Halangoda A, Still JG, Hill KA, Sommer SS (2001). “Spontaneous microdeletions and microinsertions in a transgenic mouse mutation detection system: analysis of age, tissue, and sequence specificity”. Environ. Mol. Mutagen. 37 (4): 311–23. doi:10.1002/em.1038. PMID 11424181. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11424181. 
  8. ^ Sachin apurwa; Wilson MD; Rubio JM; Post RJ (March 2004). “A molecular marker for the identification of Simulium squamosum (Diptera: Simuliidae)”. Ann Trop Med Parasitol 98 (2): 197–208. doi:10.1179/000349804225003118. PMID 15035730. 
  9. ^ Gonzalez KD; Hill KA; Li K et al. (January 2007). “Somatic microindels: analysis in mouse soma and comparison with the human germline”. Hum. Mutat. 28 (1): 69–80. doi:10.1002/humu.20416. PMID 16977595. 
  10. ^ a b c Jing Hu1 & Pauline C Ng (2012). “Predicting the effects of frameshifting indels”. Genome Biology 13 (2): R9. doi:10.1186/gb-2012-13-2-r9. PMC 3334572. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3334572/. 
  11. ^ Kaneko T, Tahara S, Matsuo M (May 1996). “Non-linear accumulation of 8-hydroxy-2'-deoxyguanosine, a marker of oxidized DNA damage, during aging”. Mutat. Res. 316 (5–6): 277–85. doi:10.1016/S0921-8734(96)90010-7. PMID 8649461. 
  12. ^ Hill KA, Wang J, Farwell KD, Sommer SS (January 2003). “Spontaneous tandem-base mutations (TBM) show dramatic tissue, age, pattern and spectrum specificity”. Mutat. Res. 534 (1–2): 173–86. doi:10.1016/S1383-5718(02)00277-2. PMID 12504766. 
  13. ^ Victoria L. Buettner, Kathleen A. Hill, Asanga Halangoda,Steve S. Sommer (1999). “Tandem-base mutations occur in mouse liver and adipose tissue preferentially as G:C to T:A transversions and accumulate with age”. Environmental and molecular mutagenesis 33 (4): 320-324. doi:10.1002/(SICI)1098-2280(1999)33:4<320::AID-EM9>3.0.CO;2-S. PMID 10398380. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10398380. 
  14. ^ Väli U, Brandström M, Johansson M, Ellegren H (2008). “Insertion-deletion polymorphisms (indels) as genetic markers in natural populations”. BMC Genetic 9: 8. doi:10.1186/1471-2156-9-8. PMC 2266919. PMID 18211670. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2266919/. 
  15. ^ Erixon P, Oxelman B (2008). Volff, Jean-Nicolas. ed. “Whole-gene positive selection, elevated synonymous substitution rates, duplication, and indel evolution of the chloroplast clpP1 gene”. PLoS ONE 3 (1): e1386. doi:10.1371/journal.pone.0001386. PMC 2148103. PMID 18167545. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2148103/. 
  16. ^ Pereira, F.; Carneiro, J.; Matthiesen, R.; van Asch, B.; Pinto, N.; Gusmao, L.; Amorim, A. (4 October 2010). “Identification of species by multiplex analysis of variable-length sequences”. Nucleic Acids Research 38 (22): e203–e203. doi:10.1093/nar/gkq865. PMC 3001097. PMID 20923781. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3001097/. 
  17. ^ Nakamura, H; Muro, T; Imamura, S; Yuasa, I (March 2009). “Forensic species identification based on size variation of mitochondrial DNA hypervariable regions.”. International journal of legal medicine 123 (2): 177–84. doi:10.1007/s00414-008-0306-7. PMID 19052767. 
  18. ^ Taberlet, P.; Coissac, E.; Pompanon, F.; Gielly, L.; Miquel, C.; Valentini, A.; Vermat, T.; Corthier, G. et al. (26 January 2007). “Power and limitations of the chloroplast trnL (UAA) intron for plant DNA barcoding”. Nucleic Acids Research 35 (3): e14–e14. doi:10.1093/nar/gkl938. PMC 1807943. PMID 17169982. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1807943/. 
  19. ^ van Hoof A, Frischmeyer PA, Dietz HC, Parker R (2002 Mar 22). “Exosome-mediated recognition and degradation of mRNAs lacking a termination codon”. Science 295 (5563): 2262-2264. doi:10.1126/science.1067272. PMID 11910110. https://med.uth.edu/mmg/files/2014/08/nonstop.pdf. 
  20. ^ Scofield DG, Hong X, Lynch M (2007 Apr 24). “Position of the final intron in full-length transcripts: determined by NMD?”. Molecular biology and evolution 24 (4): 896-899. doi:10.1093/molbev/msm010. https://academic.oup.com/mbe/article/24/4/896/1010942/Position-of-the-Final-Intron-in-Full-Length. 
  21. ^ Nagy E, Maquat LE (1998 Jun 23). “A rule for termination-codon position within intron-containing genes: when nonsense affects RNA abundance”. Trends in biochemical sciences 23 (6): 198-199. PMID 9644970. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/9644970. 
  22. ^ a b Ng PC, Levy S, Huang J, Stockwell TB, Walenz BP, Li K, Axelrod N, Busam DA, Strausberg RL, Venter JC (2008 Aug). “Genetic Variation in an Individual Human Exome”. PLoS Genetics 4 (8): e1000160. doi:10.1371/journal.pgen.1000160. PMC 2493042. PMID 18704161. http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1000160. 
  23. ^ Pelak K, Shianna KV, Ge D, Maia JM, Zhu M, Smith JP, Cirulli ET, Fellay J, Dickson SP, Gumbs CE, Heinzen EL, Need AC, Ruzzo EK, Singh A, Campbell CR, Hong LK, Lornsen KA, McKenzie AM, Sobreira NL, Hoover-Fong JE, Milner JD, Ottman R, Haynes BF, Goedert JJ, Goldstein DB (2010 Sep). “The Characterization of Twenty Sequenced Human Genomes”. PLoS Genetics 6 (9): e1001111. doi:10.1371/journal.pgen.1001111. PMC 2936541. PMID 20838461. http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1001111. 
  24. ^ Hui Bai, Yinghao Cao, Jianzhang Quan, Li Dong, Zhiyong Li, Yanbin Zhu, Lihuang Zhu, Zhiping Dong (2013). “Identifying the Genome-Wide Sequence Variations and Developing New Molecular Markers for Genetics Research by Re-Sequencing a Landrace Cultivar of Foxtail Millet”. PLoS One 8 (9): e73514. doi:10.1371/journal.pone.0073514. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3769310/. 
  25. ^ Zheng, L. Y., Guo, X. S., He, B., Sun, L. J., Peng, Y., Dong, S. S., ... & Jing, H. C. (2011). “Genome-wide patterns of genetic variation in sweet and grain sorghum (Sorghum bicolor)”. Genome Biology 12 (11): R114. doi:10.1186/gb-2011-12-11-r114. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3334600/. 
  26. ^ The 1000 Genomes Project Consortium; Durbin, RM; Abecasis, GR; Altshuler, DL; Auton, A; Brooks, LD; Durbin, RM; Gibbs, RA et al. (2010-10-28). “A map of human genome variation from population-scale sequencing”. Nature 467 (7319): 1061–73. doi:10.1038/nature09534. PMC 3042601. PMID 20981092. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3042601/.