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遺伝子の重複からがんまで：増幅は私たちの健康にどのような影響を与えるのか？
分子生物学では、増幅された断片 (アンプリコン) は、DNA または RNA のセグメントを指します。この遺伝子セグメントは、増幅または複製イベントのソースまたは産物です。増幅フラグメントの形成は、ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) やリガーゼ連鎖反応 (LCR) を使用するなどの人為的な場合もあれば、自然な遺伝子重複によって引き起こされる場合もあります。この文脈において、増幅とは、特に増幅された断片の 1 つ以上のコピーを生成するプロセスを指します。
増幅されたフラグメントの存在は、感染症の検出と定量、人間の遺体の識別、人間の毛髪からの遺伝子型の抽出など、研究、法医学、医学において重要な用途があります。
自然の遺伝子重複は進化において重要な役割を果たしており、原発性縦隔 B 細胞リンパ腫やホジキンリンパ腫などのいくつかのヒトがんの発症に関連しています。この文脈において、増幅断片とは、切断、増幅され、ゲノムに再挿入された染色体 DNA 断片と、ダブルミニッツとして知られる染色体外 DNA 断片の両方を指し、それぞれが 1 つまたは複数の遺伝子で構成されている場合があります。 。
これらの増幅された断片にコードされている遺伝子を増幅すると、通常、これらの遺伝子の転写が増加し、最終的に関連するタンパク質の産生が増加します。
増幅断片の構造
一般に、増幅されたフラグメントの構造は、直接反復 (頭から尾) または逆方向反復 (頭から頭または尾から尾) の遺伝子配列であり、直線構造または環状構造にすることができます。環状増幅断片は不完全な逆方向反復で構成されており、この現象は前駆体の線状増幅断片に由来すると考えられています。人工増幅時の増幅断片の長さは実験の目的によって決まります。
フラグメントを増幅するテクニック
ポリメラーゼ連鎖反応 (PCR) などの増幅法の開発により、増幅された断片の分析が可能になりました。さらに、有名な Ion Torrent 半導体配列決定などの、より安価でハイスループットの遺伝子配列決定技術の台頭により、これらの技術により、ゲノム生物学や遺伝子研究における増幅断片のより詳細な研究が可能になります。
科学者は、16S rRNA 遺伝子を使用して、増幅された断片配列を既知の配列と比較することで細菌を分類できます。これは、18S rRNA 遺伝子と真菌ドメインの ITS1 非コード領域にも当てはまります。
増幅フラグメントを増幅するためにどのような方法を選択しても、増幅産物を定量するには何らかの技術を使用する必要があります。これらの技術には通常、捕捉ステップと検出ステップが含まれますが、これらのステップの具体的な実装は個々の検出方法によって異なります。たとえば、Amplicor HIV-1 Monitor Assay (RT-PCR) は血漿中の HIV を識別し、HIV-1 QT (NASBA) は HIV RNA の断片を増幅することによって血漿中のウイルス量を測定するために使用されます。
増幅された断片の適用
PCR テクノロジーを使用すると、ヒトの DNA サンプルから性別を検出できます。 Alu エレメント挿入部位は増幅とサイズ評価のために選択され、性判定では X 染色体および Y 染色体上の AluSTXa および AluSTYa を利用してエラーの可能性を減らします。挿入された染色体は増幅されるとより大きな断片を生成します。男性は 2 つの DNA 増幅断片を示しますが、女性は 1 つだけを持ちます。
結核の診断では、LCR テクノロジーは 4 つのオリゴヌクレオチド プライマー (センス鎖用に 2 つ、アンチセンス鎖用に 2 つ) を使用して、タンパク質抗原 B を含む配列をターゲットにします。これらのプライマーは互いに近接して結合して二本鎖 DNA の部分を形成します。この部分は、単離されると将来の複製の標的となり、生成物は微粒子酵素免疫測定法 (MEIA) で検出できます。
増幅断片の研究が進むにつれて、遺伝子についての理解は深まり続けています。将来、病気の治療や進化過程の理解における増幅フラグメントの応用にはどのような新たな変化が起こるのでしょうか?
