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鎌状赤血球貧血から見る遺伝子突然変異
BIOL1002C-PEP-CNLesson 5
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生命の表現型の違いは、しばしば分子レベルの「一字の誤差」に起因する。鎌状赤血球貧血(Sickle Cell Anemia)は、人類が初めて分子レベルで病因を解明した遺伝病である。その根源は、ヘモグロビン合成を制御する遺伝子に微小な変化が生じることにある。

正常ヘモグロビン遺伝子DNA... C T T ...転写mRNA... G A A ...翻訳アミノ酸グルタミン酸 (Glu)正常赤血球塩基置換鎌状赤血球遺伝子DNA... C A T ...mRNA... G U A ...アミノ酸バリン (Val)鎌状赤血球遺伝子突然変異:塩基の置換・付加・欠失による塩基配列の変化

核心となるロジック:分子から形質へ

  • 塩基相補性の原則:DNAの複製または転写の過程で、本来T-Aであるべき塩基対が誤ってA-Tに置換される。
  • コドンへの影響:DNA配列の変化により、mRNA上のコドンがGAAからGUAに変わる。
  • タンパク質機能の異常:親水性のグルタミン酸が疎水性のバリンに変わることで、ヘモグロビン分子が脱酸素状態で重合し、赤血球が鎌状に変形する。
重要な結論:新たな遺伝子の発生
遺伝子突然変異は、DNA分子の構造変化によって生じる変異である。この変異が生み出すのは、既存の遺伝子の対立遺伝子、すなわち「新たな遺伝子」である。これが、遺伝子組換え(既存遺伝子の再編成)との最も本質的な違いである。