メタンスルホン酸エチル

メタンスルホン酸エチル（EMS）：強力な変異誘発物質

メタンスルホン酸エチル（EMS）は、化学式C3H8SO3で表される有機化合物です。強力な変異原性、催奇性、発癌性を持ち、遺伝子研究において重要な役割を果たしています。特に、DNAのグアニン塩基をアルキル化することで、遺伝子にランダムな突然変異を誘発します。この作用により、G：C塩基対がA：T塩基対へと変化する点突然変異を生成します。

生物学研究におけるEMSの利用

EMSは、実験遺伝学において最も一般的に使用される化学的突然変異誘発物質の一つです。その高い効率性とよく理解された変異スペクトルが、その普及に繋がっています。モデル生物を用いた実験では、EMSは致死率を高くすることなく、遺伝子あたり高い確率で突然変異を誘発することが示されています。例えば、線虫 C. elegans を用いた実験では、遺伝子あたり約5x10⁻⁴の突然変異率が観察されています。この突然変異率は、ゲノム全体では数百もの突然変異に相当します。これらの突然変異の中には、遺伝子の機能喪失を引き起こすものも含まれ、遺伝子機能の解析に役立ちます。

多くの突然変異が同時に発生するものの、必須遺伝子における機能喪失変異は、接合子形成における別の配偶子からの正常な対立遺伝子によって相殺される可能性があります。このため、EMS処理により生成された生物個体は、生存可能な確率が高いと言えるでしょう。

EMSによる突然変異誘発メカニズム

EMSの誘発する突然変異は、主にDNAのグアニン塩基へのエチル基付加によって起こります。EMSのエチル基はグアニンと反応し、O6-エチルグアニンという異常な塩基を形成します。DNAポリメラーゼは、このO6-エチルグアニンを鋳型として、シトシンの代わりにチミンを挿入することがあります。これにより、次のDNA複製において、元のG：C塩基対がA：T塩基対に変化し、点突然変異が発生します。この突然変異は遺伝子の機能を変化させ、細胞に有害な影響を与える可能性があります。

RNAポリメラーゼもまた、O6-エチルグアニン病変の反対側にウリジンを配置することがあります。

変異原性病変の修復

O6-エチルグアニンは、O6-メチルグアニン-DNAメチルトランスフェラーゼなどの修復酵素によって修復される可能性があります。この酵素は、O6-エチルグアニンと化学量論的に反応し、損傷を修復します。しかし、修復速度は組織によって異なり、例えばマウスの脳では約9日、肝臓では約1日と報告されています。

EMSの安定性と廃棄方法

EMSは水中で不安定であり、エタノールとメタンスルホン酸に加水分解されます。しかし、中性から酸性のpHでは室温で比較的安定です。廃棄する際には、分解処理を行う必要があります。具体的には、0.1M NaOHと20% w/vチオ硫酸ナトリウムの混合溶液を用いて、少なくとも半減期の6倍以上の時間、EMSを処理する必要があります。これにより、EMSの分解が促進され、環境への影響を低減できます。

まとめ

EMSは、その強力な変異誘発能から、実験遺伝学において重要なツールとなっています。しかし、その危険性も認識しておく必要があります。取り扱い時には、適切な安全対策を講じ、廃棄方法を厳守することが重要です。

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