Balancer_chromosome
バランサー染色体（または単にバランサー）は、自然淘汰に干渉されることなく、生物内の劣性致死（または無菌）突然変異を維持するために実験生物学で使用される遺伝子操作 された染色体の一種です。このような突然変異はヘテロ接合体でのみ実行可能であるため、世代を超えて安定して維持することはできず、したがって、野生型生物の生産に継続的につながります。これは、相同な野生型染色体をバランサーに置き換えることで防ぐことができます。この能力において、バランサーは、次のようなモデル生物の遺伝学研究にとって非常に重要です。キイロショウジョウバエ、一般的なミバエで、在庫をアーカイブすることはできません（例：冷凍）。それらはまた、劣性致死（または無菌）突然変異を特異的に同定するためのフォワードジェネティクス スクリーニングで使用することができます。そのため、バランサーは他のモデル生物、特に線虫Caenorhabditiselegansやマウスでも使用されています。
典型的なバランサー染色体は、（1）劣性致死突然変異自体を運ぶように設計されており、目的の突然変異を持たないホモ接合体を排除します。（2）それらのホモログとの減数分裂組換えを抑制し、野生型染色体の新規作成を防ぎます。（3）優性 遺伝子マーカーを持っている。これは、まれな組換え体の同定に役立ち、スクリーニングの目的に役立つ。
コンテンツ
1 歴史
2 機構
3 ショウジョウバエの命名規則
4 バランサー染色体を使用した重要な科学的貢献
5 参考文献
歴史
バランサー染色体は、有機体の突然変異誘発のための放射線の使用を開拓したヘルマン・ミュラーによってミバエで最初に使用されました。
バランサー染色体の現代的な使用法では、ランダムな突然変異は、他の点では正常な染色体を持つ生物をDNA損傷を引き起こす物質にさらすことによって最初に誘発されます。ハエや線虫では、これは通常、幼虫のメタンスルホン酸エチル（EMS）を与えることによって発生します。次に、DNAで損傷した幼虫（またはそれらが成長する成虫）の突然変異をスクリーニングします。ときの表現型関心のが観察され、突然変異を表す行がされて交差し、その血統を維持するために、バランサー染色体を含む別のラインで。ある例では、バランサーを使用して、Caenorhabditiselegansの集団を遺伝的にスクリーニングしました。この時点までに、科学者は、遺伝子研究のために生物の集団を遺伝的にスクリーニングできることの利点をすでに認識していました。同様に重要なこととして、彼らはまた、これらの集団における乗換えを制限し、非常に一貫した遺伝的構成を与えることができることにも気づきました。
それ以来、バランサー染色体の使用は、モデル生物の遺伝子スクリーニングのためのよく知られた広く使用されている方法に進化しました。それらは、ヘテロクロマチンパッキングの役割とそれが遺伝子に及ぼす影響や、テロメアが遺伝子サイレンシングに及ぼす影響の研究にも使用されています。
機構
バランサー染色体には大きな反転（および）が含まれています。これらの部位では、正常な遺伝子組換え（青X）が抑制されています（赤X）。
二倍体生物、劣性致死（または滅菌）表現型なしの変異は、単純に交配することができるホモ接合性およびホモ接合体を交配することによって安定して無期限に維持します。しかし、両方の染色体ホモログに劣性致死対立遺伝子が存在すると、生物は発生の初期に死ぬため、劣性致死突然変異のホモ接合体は定義上実行不可能です。不稔性を引き起こす劣性突然変異についてホモ接合性である生物は、本質的に同じ結果をもたらします（すなわち、不稔個体自体が成熟するまで生き残ったとしても、その遺伝物質は子孫に受け継がれません）。この問題により、劣性致死/不稔突然変異を研究したい遺伝学者は、代わりにヘテロ接合生物の突然変異を維持する必要があります（劣性致死/不稔突然変異を含む染色体は、同じ遺伝子座で野生型として機能するホモログによって補完され、生き残り、多かれ少なかれ正常に繁殖する生物）。
ヘテロ接合体間の交配は、ヘテロ接合体と生存不能なホモ接合体に加えて、野生型生物を産出します。純粋にヘテロ接合の系統を維持するには、野生型の子孫を特定し、交配を防ぐ必要がこれは、特に劣性突然変異の長期的な維持が目標である場合、非常に多くのリソースを消費する可能性が
劣性突然変異を有する染色体の野生型ホモログの代わりにバランサー染色体を使用すると、さまざまな方法で野生型生物の樹立が妨げられます。第一に、バランサーはそれ自身の独立した劣性致死突然変異を持っており、バランサーの2つのコピーが継承された場合（つまり、目的の突然変異のコピーがない場合）、生物は生存不能になります。ただし、バランサーと変異対立遺伝子を含むホモログとの間の組換えも、野生型染色体のdenovo作成をもたらす可能性が組換えを抑制するために、バランサーは通常、複数の入れ子になった染色体逆位を抱えているため、相同染色体間の対合が破壊されます。乗換えが起こった場合、それはしばしば不均衡であり、結果として生じる各染色分体はいくつかの遺伝子を欠き、他の2つのコピーを持っています。このプロセスはまた、二動原体または無動原体の染色体（セントロメアが2つある、またはセントロメアがない染色体）につながる可能性があり、これらは本質的に不安定で、通常、分裂して変異するか、その後の有糸分裂中に失われます。これらの結果はすべて致命的である可能性が非常に高いです。
最後に、バランサー染色体は、緑色蛍光タンパク質の遺伝子や視覚的に目立つ色素を作る酵素などの優性 遺伝子マーカーを持っているため、研究者はバランサーを持っている生物を簡単に認識できます。実行可能な組換えのまれなケースでは、マーカーが失われる可能性があり、その結果、研究者にイベントを警告します。
重要なことに、ネストされた反転による組換えの抑制は、反転した間隔でのみ発生しますが、他の領域（通常はセントロメア周辺およびテロメア以下の領域）は自由に再結合できます。同様に、目的の突然変異がバランサーの劣性致死突然変異と同じ遺伝子座にある場合（つまり、それと強い連鎖不平衡にある場合）、組換え抑制反転に関係なく、野生型染色体をもたらす組換えはほとんどありません。
孤立した劣性致死（または無菌）突然変異を単に維持することに加えて、バランサー染色体はまた、そのような突然変異を特定するための前方遺伝学的スクリーニングにおいても有用です。このようなスクリーニングでは、バランサーを運ぶランダムに変異誘発された生物が互いに交配されます。優性マーカーによって識別されるバランサーを運ぶ子孫は、同腹子と交配することができます。マーカー陰性の動物を生み出さないそのような交配は、非バランサー染色体の劣性致死突然変異の結果である可能性がもちろん、バランサーの反転によってカバーされるゲノム間隔のみをこの方法でスクリーニングすることができ、他の間隔および他の染色体の劣性致死突然変異は失われます。
ショウジョウバエの命名規則
バランサー染色体は、それらが安定化するのに役立つ染色体と、バランサーが運ぶ表現型または遺伝子マーカーにちなんで名付けられています。キイロショウジョウバエのバランサー染色体の命名は次のように標準化されています。染色体名の最初の文字は、安定化する染色体の番号を表します。Fは最初の染色体、Sは2番目、Tは3番目の染色体を表します。小さな第4染色体は組換えを受けないため、バランスを取る必要はありません。この文字の後には、「乗算反転」を表すMが続きます。Mは、同じ染色体のバランサを区別するために番号が続きます。さらに、バランサー内の1つまたは複数の遺伝子マーカーは、名前の後にコンマで区切られてリストされます。一般に、すべての子孫がヘテロ接合であることを保証するために、しばしばホモ接合性の致死性である、容易に観察可能な優性表現型の特徴を有する突然変異が使用されます。たとえば、一般的に使用されているTM3であるSbバランサーは、3番目の染色体を安定化し、優性マーカーとして変異Sb（「無精ひげ」）遺伝子を持っています。TM3、Sbバランサーを含むすべてのハエは、腹部の後ろに短くなった、または頑固な毛があり、顕微鏡で見ると簡単に見ることができます。3つのような他の三染色体バランサから区別このバランサTM1とTM2。
ラインがあると言われている「ダブルバランス」とは、2つの異なるバランサ染色体に関してヘテロ接合である場合（例えば、TM6、Tbの/ TM3、Serで）1個の染色体および他の、オンホモ接合致死性、ヘテロ接合可視変異体で野生-タイプの染色体（たとえば、D / TM3、Ser）。ほとんどのバランサー染色体は、2つのバランサー染色体を持つこれらの株にのみ現れる「黒檀」突然変異などの劣性対立遺伝子も持っています。このような株は、2つの異なる系統を一緒に繁殖させるときに、簡単に追跡できる形質のソースを提供するためによく使用されます。これにより、各交配の正しい子孫を選択できます。ショウジョウバエの第2染色体と第3染色体の両方でダブルバランスのとれたストックは、ハエのストックリポジトリから広く入手できます。
バランサー染色体を使用した重要な科学的貢献
バランサー染色体は、遺伝学者に特定の突然変異について生物を遺伝的にスクリーニングし、その突然変異を次の世代で一貫して維持するための信頼できる方法を提供します。バランサー染色体を使用する新しい技術は、ホモ接合の場合にのみ表現型を示す劣性突然変異をスクリーニングすることが可能であることを初めて示した論文「キイロショウジョウバエの生殖細胞系列モザイクを生成するための常染色体Flp-Dfs技術」で探求されています。 。古いバランサー染色体法を使用して、遺伝子スクリーニングはヘテロ接合性優性突然変異の選択のみを可能にしました。この実験では、クローンスクリーニングを使用してホモ接合体の個体を検出し、それらを一定のラインに保ちます。彼らは、酵母から単離されたFLPリコンビナーゼ遺伝子を使用することによってこれを達成しました。これは大きな染色体逆位を引き起こします。試行錯誤の結果、染色体は組換え可能であり、それぞれが劣性突然変異を持ち、残りの半分は物理的マーカーと致命的な劣性を持つバランサー染色体の半分を含んでいることがわかりました。他の同族体は、生き残った系統に致命的な劣性遺伝を含んでいませんでした。論文の図1は、画面を示しています。この新しい技術により、ショウジョウバエゲノムの95％で劣性スクリーニングが可能になりました。また、生殖細胞変異の収量も大幅に改善されました。
バランサー染色体の使用を採用した別の発表された論文は、「ショウジョウバエの細胞死によるRNA干渉の阻害と転移因子発現の調節」です。この論文は、バランサー染色体の力と、遺伝的に安定した系統で何が達成できるかを示しています。低レベルの細胞死を示し、EGFPirhs-hidと名付けられた系統が確立された。ときのRNAiレベルを分析した、著者は、細胞内での興味深い結果は、細胞死のレベルが低いと組織における周囲の細胞を受けました。彼らは、これらの細胞がRNAを二本鎖状態に維持することによってRNAiメカニズムをシャットダウンすることを発見しました。つまり、RNAが二本鎖状態のままである場合、遺伝子サイレンシングのRNAiメカニズムは効果的に無効になります。
著者らは、この応答は、RNAウイルスに対する冗長な免疫応答への進化的傾向であると推測しました。ウイルスの拡散を阻止するために1つの細胞がすでに細胞死を起こしている場合、RNAi免疫応答は効果がありません。これは、ウイルスを止めようとする別の免疫応答を引き起こします。これは、二本鎖RNAに結合し、ウイルスタンパク質に転写されないように二本鎖を維持します。二本鎖RNAが維持される正確なメカニズムは知られていない。
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