Мутация сайта сплайсинга
— Мутация сайта сплайсинга это генетическая мутация , которая вставляет , удаляет или изменяет ряд нуклеотидов в определенном сайте, в котором происходит сплайсинг , во время процессинга информационной РНК-предшественницы в зрелую информационную РНК . Консенсусные последовательности сайта сплайсинга, которые управляют распознаванием экзонов , расположены на самых концах интронов . [1] Удаление сайта сплайсинга приводит к тому, что в зрелой мРНК остается один или несколько интронов и может привести к образованию аномальных белков . Когда происходит мутация сайта сплайсинга, транскрипт мРНК содержит информацию от этих интронов, которая обычно не должна включаться. Предполагается, что интроны удаляются, а экзоны экспрессируются.
Мутация должна произойти в определенном сайте, в котором происходит сплайсинг интрона: в некодирующих сайтах гена, непосредственно рядом с расположением экзона. Мутация может представлять собой вставку, делецию, сдвиг рамки и т. д. Сам процесс сплайсинга контролируется заданными последовательностями, известными как последовательности сплайсинг-донор и сплайс-акцептор, которые окружают каждый экзон. Мутации в этих последовательностях могут привести к удержанию мРНК больших сегментов интронной ДНК или к сплайсингу целых экзонов из мРНК. Эти изменения могут привести к образованию нефункционального белка. [2] Интрон отделяется от экзона посредством сайта сплайсинга. Акцепторный сайт и донорский сайт, относящиеся к сайтам сплайсинга, сигнализируют сплайсосоме , где должен быть сделан фактический разрез. Эти донорские сайты или сайты узнавания необходимы для процессинга мРНК. Средний ген позвоночных состоит из множества небольших экзонов (средний размер — 137 нуклеотидов), разделенных интронами значительно большего размера. [1]
Фон
[ редактировать ]В 1993 году Ричард Дж. Робертс и Филип Аллен Шарп получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие « расщепленных генов ». [4] Используя модель аденовируса в своих исследованиях, они смогли обнаружить сплайсинг — тот факт, что пре-мРНК преобразуется в мРНК после удаления интронов из сегмента РНК. Эти два учёных обнаружили существование сайтов сплайсинга, тем самым изменив облик геномных исследований. Они также обнаружили, что сплайсинг информационной РНК может происходить по-разному, что открывает возможность возникновения мутации.
Технология
[ редактировать ]Сегодня существует множество различных типов технологий, с помощью которых можно найти и проанализировать места сращивания для получения дополнительной информации. — Human Splicing Finder это онлайн-база данных, созданная на основе данных проекта «Геном человека» . База данных генома идентифицирует тысячи мутаций, связанных с медициной и здравоохранением, а также предоставляет важную исследовательскую информацию о мутациях сайта сплайсинга. Этот инструмент специально ищет ошибки сплайсинга пре-мРНК, рассчитывает потенциальные сайты сплайсинга с использованием сложных алгоритмов и корреляцию с несколькими другими онлайн-геномными базами данных, такими как Ensembl . браузер генома [5]
Роль в болезни
[ редактировать ]Из-за чувствительного расположения сайтов сплайсинга мутации в акцепторных или донорских областях сайтов сплайсинга могут оказаться вредными для человека. Фактически, многие различные типы заболеваний возникают из-за аномалий в местах сращивания.
Рак
[ редактировать ]Исследование, изучающее роль мутаций сайта сплайсинга в развитии рака, подтвердило, что мутация сайта сплайсинга была распространена у женщин с положительным диагнозом рака молочной железы и яичников. Согласно полученным данным, у этих женщин была одна и та же мутация. Замена одной пары оснований в интроне разрушает акцепторный сайт, тем самым активируя загадочный сайт сплайсинга, что приводит к вставке 59 пар оснований и обрыву цепи. В четырех семьях, больных раком молочной железы и раком яичников, были обнаружены мутации обрыва цепи в N-концевой половине белка. [6] Мутация в этом примере исследования была расположена внутри сайта сплайсинга.
Мутации сайта сплайсинга периодически обнаруживаются в ключевых генах лимфомы. [7] как BCL7A [8] или CD79B [7] из-за аберрантной соматической гипермутации, поскольку последовательность, на которую нацелен AID, перекрывается с последовательностями сайтов сплайсинга. [9]
Деменция
[ редактировать ]Согласно исследованию, проведенному Хаттоном, М. и др., было обнаружено, что миссенс-мутация, возникающая в 5'-области РНК, связанной с тау-белком, коррелирует с наследственной деменцией (известной как FTDP-17). Все мутации сайта сплайсинга дестабилизируют потенциальную структуру «стебель-петля», которая, скорее всего, участвует в регуляции альтернативного сплайсинга экзона 10 в хромосоме 17. Следовательно, происходит большее использование 5'-сайта сплайсинга и увеличение доли тау-транскриптов, включающих экзон. создано 10. Такое резкое увеличение мРНК приведет к увеличению доли тау, содержащего четыре повтора, связывающих микротрубочки, что согласуется с невропатологией, описанной в нескольких семьях с FTDP-17, типом наследственной деменции. [10]
Эпилепсия
[ редактировать ]Некоторые типы эпилепсии могут возникнуть из-за мутации сайта сплайсинга.Помимо мутации стоп-кодона , мутация сайта сплайсинга на 3'-цепи была обнаружена в гене, кодирующем цистатин B при прогрессирующей миоклонической эпилепсии. [11] пациенты. Эта комбинация мутаций не была обнаружена у здоровых людей. Сравнивая последовательности с мутацией сайта сплайсинга и без нее, исследователи смогли определить, что трансверсия нуклеотидов G-to-C происходит в последней позиции первого интрона. Эта трансверсия происходит в области, которая кодирует ген цистатина B. Лица, страдающие прогрессирующей миоклонусной эпилепсией, обладают мутированной формой этого гена, что приводит к снижению выработки зрелой мРНК и, как следствие, к снижению экспрессии белка.
Исследование также показало, что тип детской абсансной эпилепсии (CAE), вызывающий фебрильные судороги , может быть связан с мутацией сайта сплайсинга в шестом интроне гена GABRG2 . Было обнаружено, что эта мутация сайта сплайсинга вызывает нефункциональную субъединицу GABRG2 у пораженных людей. [12] Согласно этому исследованию, точечная мутация была виновником мутации донорного сайта сплайсинга, которая произошла в интроне 6. Производится нефункциональный белковый продукт, что приводит к образованию также нефункциональной субъединицы.
Гематологические заболевания
[ редактировать ]Некоторые генетические заболевания могут быть результатом мутаций сайта сплайсинга. Например, мутации, вызывающие неправильный сплайсинг мРНК β-глобина, ответственны за некоторые случаи β-талассемии . Другим примером является ТТП (тромботическая тромбоцитопеническая пурпура). ТТП вызван дефицитом ADAMTS-13 . Таким образом, мутация сайта сплайсинга гена ADAMTS-13 может вызвать ТТП. Подсчитано, что 15% всех точковых мутаций, вызывающих генетические заболевания человека, происходят внутри сайта сплайсинга. [13]
Дефицит паращитовидной железы
[ редактировать ]Когда мутация сайта сплайсинга происходит во втором интроне гена, продуцирующего паратиреоидный гормон , может преобладать дефицит паращитовидной железы. В одном конкретном исследовании замена G на C в сайте сплайсинга интрона 2 вызывает эффект пропуска в транскрипте информационной РНК. Пропущенный экзон содержит стартовый кодон инициации выработки паратгормона. [14] Такая неудача в инициировании вызывает дефицит.
Анализ
[ редактировать ]С использованием модельного организма Drosophila melanogaster были собраны данные о геномной информации и секвенировании этого организма. Существует модель прогнозирования, в которой исследователь может загрузить свою геномную информацию и использовать базу данных прогнозирования сайтов сплайсинга для сбора информации о том, где могут быть расположены сайты сплайсинга. Проект Беркли по дрозофиле может быть использован для включения в это исследование, а также для аннотирования высококачественных эухроматических данных. Предиктор сайта сплайсинга может стать отличным инструментом для исследователей, изучающих болезни человека в этом модельном организме .
Мутации сайта сплайсинга можно проанализировать с помощью теории информации . [15]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Бергет С.М. (февраль 1995 г.). «Распознавание экзонов при сплайсинге позвоночных» . Журнал биологической химии . 270 (6): 2411–2414. дои : 10.1074/jbc.270.6.2411 . ПМИД 7852296 .
- ^ Понимание геномики рака: мутации сайта сплайсинга . Национальный институт рака. Архивировано из оригинала 03 февраля 2020 г. Проверено 16 ноября 2014 г.
- ^ Понимание геномики рака . Национальный институт рака.
- ^ «Физиология и медицина 1993 – Пресс-релиз» . www.nobelprize.org . Проверено 7 октября 2017 г.
- ^ «Искатель сращивания человека» .
- ^ Фридман Л.С., Остермейер Э.А., Сабо К.И., Дауд П., Линч Э.Д., Роуэлл С.Е. и др. (декабрь 1994 г.). «Подтверждение BRCA1 путем анализа мутаций зародышевой линии, связанных с раком молочной железы и яичников в десяти семьях». Природная генетика . 8 (4): 399–404. дои : 10.1038/ng1294-399 . ПМИД 7894493 . S2CID 2863113 .
- ^ Jump up to: а б Андрадес А., Альварес-Перес Х.К., Патиньо-Меркау Х.Р., Куадрос М., Балиньяс-Гавира К., Медина П.П. (апрель 2022 г.). «Рекуррентные мутации сайта сплайсинга влияют на ключевые гены диффузной крупной В-клеточной лимфомы». Кровь . 139 (15): 2406–2410. дои : 10.1182/blood.2021011708 . ПМИД 34986231 .
- ^ Балиньяс-Гавира С., Родригес М.И., Андрадес А., Куадрос М., Альварес-Перес Х.К., Альварес-Прадо А.Ф. и др. (октябрь 2020 г.). «Частые мутации в аминоконцевом домене BCL7A ухудшают его роль супрессора опухолей при DLBCL». Лейкемия . 34 (10): 2722–2735. дои : 10.1038/s41375-020-0919-5 . ПМИД 32576963 . S2CID 219989509 .
- ^ Бенитес-Кантос М.С., Кано С., Куадрос М., Медина П.П. (февраль 2024 г.). «Индуцированная активацией цитидиндезаминаза вызывает рецидивирующие мутации сплайсинга при диффузной крупноклеточной В-клеточной лимфоме» . Молекулярный рак . 23 (1): 42. дои : 10.1186/s12943-024-01960-w . ПМЦ 10893679 . ПМИД 38402205 .
- ^ Хаттон М., Лендон К.Л., Риццу П., Бейкер М., Фролих С., Хоулден Х. и др. (июнь 1998 г.). «Ассоциация миссенс-мутаций и мутаций 5'-сайта сплайсинга тау с наследственной деменцией FTDP-17». Природа . 393 (6686): 702–705. Бибкод : 1998Natur.393..702H . дои : 10.1038/31508 . ПМИД 9641683 . S2CID 205001265 .
- ^ Пеннаккио Л.А. , Лехесйоки А.Е., Стоун Н.Э., Уиллур В.Л., Виртанева К., Мяо Дж. и др. (март 1996 г.). «Мутации в гене, кодирующем цистатин B, при прогрессирующей миоклонусной эпилепсии (EPM1)». Наука . 271 (5256): 1731–1734. Бибкод : 1996Sci...271.1731P . дои : 10.1126/science.271.5256.1731 . JSTOR 2890839 . ПМИД 8596935 . S2CID 84361089 .
- ^ Кананура С., Хауг К., Сандер Т., Рунге У., Гу В., Холлманн К. и др. (июль 2002 г.). «Мутация сайта сплайсинга в GABRG2, связанная с детской абсансной эпилепсией и фебрильными судорогами». Архив неврологии . 59 (7): 1137–1141. дои : 10.1001/archneur.59.7.1137 . ПМИД 12117362 .
- ^ Карвалью Г.А., Вайс Р.Э., Рефетофф С. (октябрь 1998 г.). «Полный дефицит тироксинсвязывающего глобулина (ТБГ), вызванный мутацией в акцепторном сайте сплайсинга, вызывающей сдвиг рамки считывания и раннюю терминацию трансляции (ТБГ-Канкаки)» . Журнал клинической эндокринологии и метаболизма . 83 (10): 3604–3608. дои : 10.1210/jcem.83.10.5208 . ПМИД 9768672 .
- ^ Паркинсон Д.Б., Таккер Р.В. (май 1992 г.). «Мутация донорского сайта сплайсинга в гене паратиреоидного гормона связана с аутосомно-рецессивным гипопаратиреозом». Природная генетика . 1 (2): 149–152. дои : 10.1038/ng0592-149 . ПМИД 1302009 . S2CID 24032313 .
- ^ Роган ПК, Фаукс БМ, Шнайдер ТД (1998). «Информационный анализ мутаций сайта сплайсинга человека» . Человеческая мутация . 12 (3): 153–171. doi : 10.1002/(SICI)1098-1004(1998)12:3<153::AID-HUMU3>3.0.CO;2-I . ПМИД 9711873 .