การจับคู่ผิดพลาดของสายดีเอ็นเอ ( SSMหรือที่รู้จักกันในชื่อการเลื่อนหลุดในการจำลองแบบ ) เป็นกระบวนการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นระหว่างการจำลองแบบดีเอ็นเอเกี่ยวข้องกับการเสียสภาพและการเคลื่อนตัวของ สาย ดีเอ็นเอส่งผลให้เกิดการจับคู่ผิดพลาดของเบสที่เสริมกัน^{[ 1 ]}การจับคู่ผิดพลาดของสายดีเอ็นเอเป็นหนึ่งในคำอธิบายสำหรับต้นกำเนิดและวิวัฒนาการของลำดับดีเอ็นเอซ้ำๆ^{[ 2 ]}

เป็นรูปแบบหนึ่งของการกลายพันธุ์ที่นำไปสู่การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์หรือไดนิวคลีโอไทด์ หรือบางครั้งอาจเป็นการหดตัว ในระหว่าง การ จำลองดีเอ็นเอ^{[ 3 ]} เหตุการณ์การเลื่อนหลุดมักเกิดขึ้นเมื่อพบลำดับของนิวคลีโอไทด์ที่ซ้ำกัน ( การทำซ้ำแบบคู่ ) ที่ตำแหน่งของการจำลอง การทำซ้ำแบบคู่เป็นบริเวณที่ไม่เสถียรของจีโนมซึ่งสามารถเกิดการแทรกและการลบของนิวคลีโอไทด์ได้บ่อยครั้ง ส่งผลให้เกิดการจัดเรียงจีโนม ใหม่ ^{[ 4 ]}ดีเอ็นเอพอลิเมอเรสซึ่งเป็นเอนไซม์หลักที่เร่งปฏิกิริยาการพอลิเมอไรเซชันของดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์อิสระให้กลายเป็นสายดีเอ็นเอใหม่ มีบทบาทสำคัญในการเกิดการกลายพันธุ์นี้ เมื่อดีเอ็นเอพอลิเมอเรสพบกับการทำซ้ำโดยตรง มันสามารถเกิดการเลื่อนหลุดในการจำลองได้^{[ 5 ]}

การเลื่อนของสายอาจเกิดขึ้นได้ในระหว่างขั้นตอนการสังเคราะห์ DNA ของ กระบวนการ ซ่อมแซม DNAภายในลำดับการทำซ้ำของไตรนิวคลีโอไทด์ DNA การซ่อมแซมความเสียหายของ DNAโดยกระบวนการของการรวมตัวแบบโฮโมโลกัสการเชื่อมต่อปลายที่ไม่เหมือนกันการซ่อมแซม DNA ที่ไม่ตรงกันหรือการ ซ่อมแซมการตัดฐาน อาจเกี่ยวข้องกับการเลื่อนของสายที่จับคู่ผิดพลาดซึ่งนำไปสู่การขยายตัวของการทำซ้ำของไตรนิวคลีโอไทด์เมื่อการซ่อมแซมเสร็จสมบูรณ์^{[ 6 ]}

การจับคู่ผิดพลาดของสายที่เลื่อนหลุดยังแสดงให้เห็นว่าทำหน้าที่เป็น กลไก การเปลี่ยนแปลงเฟสในแบคทีเรียบางชนิด^{[ 7 ]}

การเลื่อนตัวเกิดขึ้นผ่านห้าขั้นตอนหลัก:

1. ในขั้นตอนแรก ดีเอ็นเอพอลิเมอเรสจะพบกับลำดับซ้ำโดยตรงในระหว่างกระบวนการจำลองแบบ
2. คอมเพล็กซ์พอลิเมอเรสจะหยุดการจำลองแบบและแยกตัวออกจากสายแม่แบบชั่วคราว
3. จากนั้นสายดีเอ็นเอที่สังเคราะห์ขึ้นใหม่จะแยกตัวออกจากสายดีเอ็นเอต้นแบบและจับคู่กับลำดับซ้ำโดยตรงอีกชุดหนึ่งที่อยู่ด้านบน
4. DNA polymerase จะประกอบตำแหน่งบนสายแม่แบบขึ้นใหม่และดำเนินกระบวนการจำลองแบบตามปกติ แต่ในระหว่างการประกอบขึ้นใหม่นั้น คอมเพล็กซ์ของ polymerase จะย้อนกลับและทำซ้ำการแทรกดีออกซีไรโบนิวคลีโอไทด์ที่เคยเพิ่มเข้าไปก่อนหน้านี้ ส่งผลให้ส่วนที่ซ้ำกันบางส่วนที่พบในสายแม่แบบถูกจำลองซ้ำสองครั้งในสายลูก ทำให้บริเวณการจำลองแบบขยายออกไปพร้อมกับนิวคลีโอไทด์ที่แทรกเข้าไปใหม่ สายแม่แบบและสายลูกจึงไม่สามารถจับคู่กันได้อย่างถูกต้องอีกต่อไป^{[ 5 ]}
5. โปรตีนซ่อมแซมการตัดนิวคลีโอไทด์จะถูกเคลื่อนย้ายไปยังบริเวณนี้ ซึ่งผลลัพธ์ที่เป็นไปได้ประการหนึ่งคือการขยายตัวของนิวคลีโอไทด์ในสายแม่แบบ ในขณะที่อีกประการหนึ่งคือการไม่มีนิวคลีโอไทด์ แม้ว่าการหดตัวของไตรนิวคลีโอไทด์จะเป็นไปได้ แต่การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์เกิดขึ้นบ่อยกว่า^{[ 3 ]}

ลำดับซ้ำแบบคู่ (ปัจจัยหลักที่มีอิทธิพลต่อการจำลองแบบเลื่อน) สามารถพบได้ในบริเวณที่เข้ารหัสและไม่เข้ารหัส หากพบลำดับซ้ำเหล่านี้ในบริเวณที่เข้ารหัส การเปลี่ยนแปลงของลำดับโพลีนิวคลีโอไทด์อาจส่งผลให้เกิดการสร้างโปรตีนที่ผิดปกติในยูคาริโอต มีรายงานว่าโรคของมนุษย์หลายโรคมีความเกี่ยวข้องกับการขยายตัวของลำดับซ้ำไตรนิวคลีโอไทด์ รวมถึงโรคฮันติงตัน^{[ 8 ]}ยีน HD ^{[ 9 ]}พบได้ในจีโนมของมนุษย์ทุกคน ในกรณีที่เกิดเหตุการณ์เลื่อน อาจมีการขยายตัวอย่างมากในลำดับซ้ำแบบคู่ของยีน HD ^{[ 9 ]}บุคคลที่ไม่ได้รับผลกระทบจากโรคฮันติงตันจะมีลำดับซ้ำแบบคู่ 6-35 ลำดับที่ตำแหน่ง HD อย่างไรก็ตาม บุคคลที่ได้รับผลกระทบจะมีลำดับซ้ำ 36-121 ลำดับ^{[ 8 ]}การขยายตัวของตำแหน่ง HD ส่งผลให้เกิดโปรตีนที่ทำงานผิดปกติซึ่งนำไปสู่โรคฮันติงตัน

โรคฮันติงตันมักดำเนินไปอย่างต่อเนื่องและส่งผลให้เกิดความผิดปกติทางการเคลื่อนไหว การรับรู้ และจิตเวช ความผิดปกติเหล่านี้อาจส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อกิจกรรมประจำวันของบุคคล ทำให้การสื่อสารและการกระทำที่เป็นอิสระเป็นไปได้ยาก^{[ 10 ]}การลื่นไถลของการจำลองแบบยังสามารถนำไปสู่โรคความเสื่อมของระบบประสาทอื่นๆ ในมนุษย์ได้อีกด้วย ซึ่งรวมถึงโรคกล้ามเนื้อฝ่อไขสันหลังและก้านสมอง (การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์ในยีน AR) โรคกล้ามเนื้อ ฝ่อเดนทาโทรูบรัล-พัลลิโดลูยเซียน (การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์ในยีน DRPLA) โรคอะแท็กเซีย ไขสันหลังและสมองน้อยชนิดที่ 1 (การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์ในยีน SCA1) โรคมาชาโด-โจเซฟ (การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์ในยีน SCA3) โรคกล้ามเนื้อเสื่อมแบบไมโอโท นิก (การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์ในยีน DMPK) และโรคอะแท็กเซียของฟรีดไรช์ (การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์ในยีน X25) ^{[ 8 ]}ดังนั้น การเลื่อนหลุดของการจำลองแบบจึงนำไปสู่การขยายตัวของไตรนิวคลีโอไทด์รูปแบบหนึ่ง ซึ่งส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ร้ายแรงต่อโครงสร้างโปรตีน

เหตุการณ์ SSM สามารถส่งผลให้เกิดการแทรกหรือการลบได้ การแทรกนั้นเชื่อว่าเป็นการเร่งตัวเอง: เมื่อลำดับซ้ำยาวขึ้น ความน่าจะเป็นของเหตุการณ์การจับคู่ผิดพลาดในภายหลังก็จะเพิ่มขึ้น การแทรกสามารถขยายลำดับซ้ำแบบเรียงต่อกันอย่างง่ายได้หนึ่งหน่วยหรือมากกว่านั้น ในลำดับซ้ำที่ยาว การขยายอาจเกี่ยวข้องกับสองหน่วยหรือมากกว่านั้น ตัวอย่างเช่น การแทรกหน่วยซ้ำหนึ่งหน่วยใน GAGAGA จะขยายลำดับเป็น GAGAGAGA ในขณะที่การแทรกหน่วยซ้ำสองหน่วยใน [GA] ₆จะสร้าง [GA] ₈บริเวณจีโนมที่มีสัดส่วนของลำดับ DNA ที่ซ้ำกันสูง ( ลำดับซ้ำ แบบเรียงต่อกันไมโครแซทเทลไลต์ ) มีแนวโน้มที่จะเกิดการเลื่อนของสายในระหว่างการจำลองแบบ DNAและ การ ซ่อมแซม DNA

การขยายตัวซ้ำของไตรนิวคลีโอไทด์เป็นสาเหตุของโรคต่างๆ ในมนุษย์หลายชนิด รวมถึง กลุ่มอาการฟรา จิลเอ็กซ์ โรค ฮันติงตัน โรคอะแท็กเซียของ ไขสันหลัง และ สมอง เล็กหลายชนิดโรคกล้ามเนื้อเสื่อมแบบไมโอโทนิ ก และ โรค อะแท็กเซียของฟรีดริช^{[ 6 ]}

เชื่อกันว่า การรวมกันของเหตุการณ์ SSM กับการกลายพันธุ์แบบจุดเป็นสาเหตุของการวิวัฒนาการของหน่วยซ้ำที่ซับซ้อนมากขึ้น การกลายพันธุ์ที่ตามมาด้วยการขยายตัวจะส่งผลให้เกิดการสร้าง หน่วย ซ้ำแบบสั้น ที่อยู่ติดกันชนิดใหม่ ตัวอย่างเช่นการเปลี่ยนเบสแบบทรานส์เวอร์ชันสามารถเปลี่ยนหน่วยซ้ำสองเบสแบบง่าย [GA] ₁₀เป็น [GA] ₄ GATA[GA] ₂ได้ จากนั้นสามารถขยายเป็น [GA] ₄ [GATA] ₃ [GA] ₂ได้โดยเหตุการณ์ SSM สองครั้งที่ตามมาลำดับดีเอ็นเอแบบซ้ำ อย่างง่าย ที่มีหน่วยซ้ำแบบสั้นที่อยู่ติดกันหลากหลายชนิดนั้นพบได้ทั่วไปในบริเวณที่ไม่เข้ารหัสโปรตีนของจีโนมยูคาริโอ ต

• เลวินสัน, จีน (2020). การคิดใหม่เรื่องวิวัฒนาการ: การปฏิวัติที่ซ่อนเร้นอยู่ตรงหน้า . เวิลด์ ไซเอนซ์. ISBN 9781786347268เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อ 2022-05-21 เรียกดูเมื่อ2020-01-27