遺伝毒性と変異原性の主な違いは、遺伝毒性が細胞のDNA/遺伝物質に対して毒性を引き起こす物質であるのに対し、変異原性は突然変異を引き起こす物質であることです。

遺伝毒性と変異原性は、よく似た用語であり、誤解されて同じように使われることがあります。遺伝毒性とは、化学物質や薬剤が細胞の遺伝子やDNAに及ぼす毒性のことである。したがって、遺伝毒性作用を有する化学物質は遺伝毒性物質である。これに対し、変異原性とは、物質が突然変異を引き起こす、あるいは誘発する能力のことである。遺伝毒性化学物質は、必ずしも変異原性を有するとは限りません。変異原性である可能性がある。しかし、すべての変異原性物質は細胞の遺伝物質を破壊する性質があるため、遺伝毒性がある。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. 遺伝毒性とは 3. 変異原性とは 4. 遺伝毒性と変異原性の類似点 5. 横並びの比較 - 遺伝毒性と変異原性の表形式 6. まとめ

遺伝毒性は何ですか？

遺伝毒性とは、ある物質が細胞の遺伝物質に対して毒性を発揮することで、主にがんの発生につながる。遺伝毒性物質は、遺伝子の配列を変化させ、遺伝情報の変化をもたらす物理的・化学的な物質となります。ジェノトキシンが体細胞の遺伝物質に影響を与える場合、それは遺伝しない。逆に、生殖細胞に遺伝毒性が作用する場合は、遺伝する可能性があります。遺伝毒性は、細胞の酵素活性を中心としたDNA修復機構により、最小限に抑えることができる。また、遺伝毒性作用がある場合、細胞はアポトーシスを起こす可能性があります。

図01：遺伝毒性ダメージ

ジェノトキシンによるDNA損傷は、様々なDNA分析方法を用いて分析することができる。一般的なDNA損傷の種類には、欠失、**、二本鎖切断、染色体異常、架橋などがある。Deletionsと**はそれぞれ塩基対の欠失と付加を意味する。また、二本鎖切断により二本鎖DNAに隙間ができ、DN**セグメントが形成される。一方、染色体異常は、倍数体レベルの変化に発展する大規模な影響である。放射線やアルキル化剤、窒素酸化物、塩基類似物質、インターカレート剤などの化学物質は、一般的な遺伝毒性物質である。

変異原性は何ですか？

変異原性とは、ある薬剤が突然変異を誘発する能力のことである。突然変異とは、DNAに生じた永久的かつ伝達可能な変化のことで、修復されないまま放置されると、さまざまな異常が生じる可能性があります。突然変異を引き起こす薬剤や化学物質が変異原である。前述したように、変異原は遺伝毒である。また、変異原には物理的、生物学的、化学的なものがあります。物理的変異原には、主にさまざまな種類の放射線が含まれます。電離放射線と非電離放射線があります。これらの放射線は、DNAの二重らせん構造を乱し、突然変異を引き起こす。また、生物学的変異原には、細胞に感染してDNAを攻撃する様々なウイルスがあります。その結果、これらのウイルスは宿主に自分のDNAを組み込むことができ、突然変異を引き起こす。一方、化学的変異原としては、塩基類似物、一酸化窒素種、DNA配列の変換や交差切断を引き起こす**薬剤などがある。これらは、プリンのない部位やピリミジンのない部位を形成し、DNAに変異を生じさせる。

図02：変異原の影響

細胞内のDNA修復酵素や修復機構の効率が上がると、突然変異を起こす能力は低下する。そうでなければ、突然変異は最終的にがんや遺伝性疾患、さまざまな合併症を引き起こすことになります。

遺伝毒性と変異原性の共通点

• 遺伝毒性と変異原性とは、生物の遺伝子やDNAに影響を与える現象である。
• どちらも細胞の遺伝物質を変化させることができます。
• さらに、それぞれの効果には、化学的・物理的なモードがあります。
• 遺伝毒素は変異原である場合とない場合があるが、すべての変異原は遺伝毒素である。
• 細胞内のDNA修復酵素とその機構は、変異原性および遺伝毒性を低減するように作用する。
• どちらも、がんやその他のDNAに基づく遺伝病の発症に寄与している可能性があります。

遺伝毒性と変異原性の違い

遺伝毒性と変異原性は、同じ意味で使われることもある言葉です。ただし、遺伝毒性とは、薬剤や化学物質が細胞の遺伝物質に毒性作用を及ぼすことであり、変異原性とは、薬剤や物質がDNAに変異を生じさせたり誘発したりする性質のことである。これが遺伝毒性と変異原性の重要な違いなんですね。

さらに、すべての変異原が遺伝毒性を持つ一方で、遺伝毒性物質が変異原、発がん性物質、催奇形性物質を兼ねている場合もあるため、すべての遺伝毒性物質が変異原であるわけではないことを覚えておくことが重要です。

以下のインフォグラフィックは、遺伝毒性と変異原性の違いをまとめたものです。

概要 - 遺伝毒性 vs. 変異原性

遺伝毒性および変異原性とは、通常、ある薬剤が細胞のDNAを変化させ、さまざまな染色体異常や突然変異を引き起こす能力を指す。しかし、より深い意味では、遺伝毒性とはDNAの構造、情報量、分離を変化させる薬剤の能力であり、変異原性とは遺伝子変異を誘発する薬剤の特性を意味する。これが遺伝毒性と変異原性の重要な違いなんですね。さらに、遺伝毒性は必ずしも変異原性とは関係ない。遺伝毒素は変異原ではなく、発がん性物質や催奇形物質である場合があります。しかし、すべての変異原は遺伝毒性がある。

引用

1 フィリップス、デビッド・H、フォルカー・M・アルター。"Genotoxicity: DNA damage and its consequences", EXS, US National Library of Medicine, 2009, available here.Xu, G.C. et al."Mutagenicity in molecules: using scaffold analysis to identify core structural features of mutagenicity", Public Library of Science, 10 February 2016, available here.2 Xu, G. et al."Mutagenicity in molecules: using scaffold analysis to identify core structural features of mutagenicity," Public Library of Science, Public Library, February 10, 2016