フレームシフト突然変異（フレームシフトとつぜんへんい）とは、塩基の欠失または挿入が起こり、三つ組みの読み枠がずれた時に生じる突然変異である。これは、塩基対置換よりも影響が非常に大きい。というのも、大幅に遺伝暗号がずれ、アミノ酸が変わるだけでなく、終止コドンなどもずれてしまうためである。本来止まるべき終止コドンを読めなくなったり、より手前で終止コドンが現れたりする（フレームシフトの大半はこれ）ためである。以下の例で変異を考える。
正常配列
| mRNA |
5'-GCU |
GCU |
GCU |
GCU |
GCU |
GCU |
GCU |
GCU |
GCU |
GCU -3'
|
| アミノ酸 |
Ala |
Ala |
Ala |
Ala |
Ala |
Ala |
Ala |
Ala |
Ala |
Ala
|
mRNAにAが挿入された変異配列
| mRNA |
5'-GCU |
GCU |
AGC |
UGC |
UGC |
UGC |
UGC |
UGC |
UGC |
UGC -3'
|
| アミノ酸 |
Ala |
Ala |
Ser |
Cys |
Cys |
Cys |
Cys |
Cys |
Cys |
Cys
|
このように変異箇所から後の配列は大幅に異なる。このように、終止コドンが最後の辺りで無くなると、リボソームはポリA配列を読む羽目になって立ち往生する。だから真核細胞においては、終止コドンがないための分解 nonstop mediated decayによってmRNAは翻訳完了前に分解されてしまう。
3個の塩基がバラバラに導入された場合は、1個や2個の場合と比べ、影響は小さくなる。3カ所にAが入ることで考える。
3カ所変異後の配列
| mRNA |
5'-GCU |
GCU |
AGC |
UGC |
AUG |
CUG |
CAU |
GCU |
GCU |
GCU -3'
|
| アミノ酸 |
Ala |
Ala |
Ser |
Cys |
Met |
Leu |
His |
Ala |
Ala |
Ala
|
となって、3つ目に新たに挿入されたA以降のリーディングフレームが元通りとなり、影響は小さくなる。ただし、3つ組で入る場合はフレームがずれないので、単に挿入と言いフレームシフトとは言わない。
次に、フレームシフトによって終止コドンが来る場合を以下の例で説明する。大半のフレームシフト変異はこれに属する。
正常配列
| DNA |
5'-TAC |
GGA |
CTC |
CAC |
GTC-3'
|
| mRNA |
AUG |
CCU |
CAC |
GUG |
GAG
|
| アミノ酸 |
Met |
Pro |
Glu |
Val |
GlU
|
DNAのCTCのTが欠失した変異
| DNA |
5'-TAC |
GGA |
CCC |
ACG |
TC-3'
|
| mRNA |
AUG |
CCU |
GGG |
UGA |
AG
|
| アミノ酸 |
Met |
Pro |
Glu |
終止 |
|
本来作られるべきポリペプチドよりも、大幅に小さいものが出来上がる。このような場合、真核生物においてはタンパク質は機能しないので、ナンセンス変異依存mRNA分解機構 nonsense mediated mRNA decayによって細胞内で破壊されることになる。
関連項目
