ヌロマー

種のゲノムに存在しないDNA配列

ヌロマーとは、理論的には存在し得るものの、特定の種（例えばヒト）のゲノムには存在しない短いDNA配列である。 ^[1]^[2]ヌロマーは選択圧を受ける必要があり、例えば細胞に毒性がある可能性がある。^{[2]一部のヌロマーは}白血病、乳がん、前立腺がんの治療に有効であることが分かっている。しかし、正常な細胞はヌロマーに適応して免疫を獲得するため、健康な細胞ではヌロマーは有用ではない。^{[2]ヌロマーは、}犯罪現場の資料を分析する際に交差汚染を防ぐためのDNAタグとして開発されている。^[3]

背景

ヌルマーとは、自然発生的ではあるが、潜在的に使われていないDNA配列のことである。これらの「禁断の」配列を判定することで、配列の進化を支配する基本ルールの理解を深めることができる。^[4] 全ゲノムの配列解析により、ゲノム配列には高いレベルの不均一性があることがわかった。コドンが同義コドンに人工的に置換されると、多くの場合、致死的な変化と細胞死が生じる。これは、リボソームの停止とタンパク質合成の早期終了によると考えられている。例えば、細菌では AGA と CGA はどちらもアルギニンをコードしているが、細菌は AGA をほとんど使用せず、置換されると致死的となる。^[5]このようなコドンの偏りはすべての種で観察されており、^[6]配列の進化に対する制約の例となっている。他の配列は選択圧を受ける可能性がある。例えば、GGに富む配列は酸化剤がGGに富む配列のある領域に引き寄せられて鎖切断を誘発するため、酸化ダメージの犠牲シンクとして使用されます。^{[7]さらに、ウイルスゲノム中の統計的に有意なヌルノマー（つまり、存在が予想される欠落した短い配列）は}制限認識部位であることが示されており、ウイルスは細菌宿主への侵入を容易にするためにこれらのモチーフを排除した可能性が高いことを示しています。^[8]ヌルノマーデータベースは、数百の種とウイルス、およびヒトとマウスのプロテオームからの最小限の欠落配列の包括的なコレクションを提供します。

**長さ 11 bp のヒトヌロマーの配列^[4]**
ヒトゲノムには存在しない	CGCTCGACGTA、GTCCGACGTA、CGACGAACGGT、CCGATACCGTCG
ヒトゲノムに1回出現	TACGCGCGACA、CGCGACGCATA、TCGGTACGCTA、TCGCGACCGTA、CGATCGTGCGA、CGGTATCGGT
ヒトゲノムにおける2つの出現	CGTCGCTCGAA、TCGCGCAATA、TCGACGCGATA、ATCGTCGACGA、CTACGCGCTCGA、CGTATACGCGA、CGATTACGCGA、CGATTCGGCGA、CGACGTACCGT、CGACGAACGAG、CGGTAATACG、CGGCTATACG
ヒトゲノムにおける3つの出現	CGCGCATAATA、CGACGGGCAGTA、CGAATCGCGTA、CGGTCGTACGA、GCGCGTACCGA、CGCGTAATCGA、CGTCGTTCGA、CCGTCGAACGC、ACCGCGATAT、CGAACGGTCGT、CGGTAACGCG、CCGAATACGCG、CATATCGCGCG

さまざまな生物に存在するヌロマーの数とヌロマーの長さの表^[4]
生物	10bp	11bp	12bp	13bp
アラビドプシス	107	23646	1167012	20237388
Cエレガンス	2	7686	1152038	23339534
チキン	2	590	131515	4722702
チンパンジー	0	136	45938	2426474
牛	0	96	45060	2432554
犬	0	40	25217	1868964
ミバエ	0	206	221616	12399300
人間	0	80	39852	2232448
ねずみ	0	178	54383	2625646
ねずみ	0	50	30708	1933220
ゼブラフィッシュ	0	2	15561	2469558

がん治療

ヌロマーは、創薬開発のアプローチとして用いられてきました。ヌロマーペプチドは抗がん作用についてスクリーニングされました。ヌロマーペプチドに存在しない配列には、溶解性と細胞への取り込みを高めるために短いポリアルギニン末端が付加され、PolyArgNulloPと呼ばれるペプチドが生成されます。成功した配列の一つであるRRRRRNWMWCは、乳がんおよび前立腺がんにおいて致死的な効果があることが実証されました。この配列は、活性酸素種（ROS）の産生を増加させることでミトコンドリアを損傷し、ATP産生を減少させ、細胞増殖阻害と細胞死を引き起こします。正常細胞は、時間の経過とともにPolyArgNulloPに対する感受性が低下します。^[2]

法医学

DNAを含む生物学的試料の偶発的な移動は、誤った結果をもたらす可能性があります。これは、法医学および犯罪研究所において特に重要な考慮事項です。これらの研究所では、ミスが無実の人物を有罪判決に導く可能性があります。これまで、参照サンプルが証拠として誤ってラベル付けされたり、法医学サンプルが汚染されたりした場合、それを検出する方法はありませんでした。しかし、ヌルマーバーコードを参照サンプルに付加することで、分析時に証拠と区別することが可能です。タグ付けは、サンプル採取時に遺伝子型や定量結果に影響を与えることなく行うことができます。様々なヌルマーを含浸させたろ紙は、犯罪現場からDNAサンプルを吸い取って保存するために使用できるため、この技術は簡便かつ効果的です。^[3]ヌルマーによるタグ付けは検出可能です。たとえ100万倍に希釈されて証拠物にこぼれたとしても、これらのタグは明確に検出されます。^[3]この方法によるタグ付けは、不正行為やミスを削減するための品質管理に関する国立研究評議会の勧告を裏付けています。^[3]

参考文献

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