Введение

Мутация в месте, где происходит интроновое сплайсирование Мутация в месте сплайсирования - это генетическая мутация, которая вставляет, удаляет или изменяет ряд нуклеотидов в конкретном месте, в котором происходит сплайсирование, во время обработки предшественницы РНК-мессенджера в зрелую РНК-мессенджера. Консенсусные последовательности места сцепления, которые управляют распознаванием экзонов, расположены на самых концах интронов. Удаление места сплицирования приводит к тому, что в зрелой мРНК остается один или несколько интронов, что может привести к образованию аномальных белков. Когда происходит мутация в месте сцепления, транскрипт мРНК содержит информацию от этих интронов, которая обычно не должна быть включена. Интроны должны быть удалены, а экзоны экспрессированы. Мутация должна происходить в конкретном месте, где происходит сплайсинг интронов: в пределах некодирующих мест в гене, непосредственно рядом с местом экзона. Мутация может быть вставкой, удалением, смещением кадров и т. д. Сам процесс сплицирования контролируется заданными последовательностями, известными как последовательности донора и акцептора сплицирования, которые окружают каждый эксон. Мутации в этих последовательностях могут привести к удержанию больших сегментов интронической ДНК мРНК или к выделению целых экзонов из мРНК. Эти изменения могут привести к образованию нефункционального белка. Интрон отделяется от экзона с помощью места сцепления. Приемник и донор, относящиеся к участкам сплице, сигнализируют сплицесоме о том, где следует произвести фактический разрез. Эти донорские участки, или участки распознавания, имеют важное значение для обработки мРНК. Средний ген позвоночных состоит из нескольких небольших экзонов (средний размер, 137 нуклеотидов), разделенных интронами, которые значительно больше.]]

Предыстория

В 1993 году Ричард Робертс и Филипп Аллен Шарп получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие "разделенных генов". Используя модель аденовируса в своих исследованиях, они смогли обнаружить сплайсинг - тот факт, что пре-мРНК обрабатывается в мРНК, как только интроны удаляются из сегмента РНК. Эти два ученого обнаружили наличие мест сцепления, тем самым изменив лицо исследований геномики. Они также обнаружили, что сплайсинг РНК-мессенджера может происходить по-разному, открывая возможность возникновения мутации.

Технология

Сегодня существует множество различных видов технологий, в которых можно найти и проанализировать места сцепления для получения дополнительной информации. Human Splicing Finder - это онлайн-база данных, основанная на данных проекта "Геном человека". База данных генома идентифицирует тысячи мутаций, связанных с медицинскими и медицинскими областями, а также предоставляет критически важную информацию о исследованиях, касающихся мутаций в месте сцепления. Инструмент специально ищет ошибки сцепления до мРНК, вычисление потенциальных сайтов сцепления с использованием сложных алгоритмов и корреляцию с несколькими другими онлайн-базами данных генома, такими как браузер генома Ensembl.

Роль в болезнях

Из-за чувствительного расположения мест сцепления мутации в зоне акцептора или донора мест сцепления могут стать вредными для человека. На самом деле, многие различные виды болезней возникают из-за аномалий в местах сцепления.

Деменция

Согласно исследованию, проведенному Hutton, M et al, обнаружено, что мутация, происходящая в 5'-й области РНК, связанной с белком тау, коррелирует с наследственной деменцией (известной как FTDP 17). Мутации в месте сцепления дестабилизируют потенциальную структуру стволовой петли, которая, скорее всего, участвует в регулировании альтернативного сцепления экзона 10 в хромосоме 17. Следовательно, на участке 5' сплиса происходит больше использования и создается увеличенная доля транскриптов тау, которые включают эксон 10. Такое резкое увеличение мРНК увеличит долю Тау, содержащую четыре повторения связывания микротубулей, что согласуется с нейропатологией, описанной в нескольких семьях с FTDP 17, типом наследственной деменции.

Эпилепсия

Некоторые типы эпилепсии могут быть вызваны мутацией в месте сцепления. В дополнение к мутации в кодоне остановки, была обнаружена мутация в месте сцепления на 3'- струнной нити в гене, кодирующем цистатин B у пациентов с прогрессирующей миоклоновой эпилепсией. Эта комбинация мутаций не была обнаружена у незатронутых лиц. Сравнивая последовательности с мутацией места сцепления и без нее, исследователи смогли определить, что трансверсия нуклеотида G в C происходит в последней позиции первого интрона. Эта трансверсия происходит в области, которая кодирует ген цистатина B. У пациентов с прогрессирующей миоклоновой эпилепсией имеется мутировавшая форма этого гена, что приводит к снижению выработки зрелой мРНК и впоследствии к снижению экспрессии белка. Исследование также показало, что тип детской абсентной эпилепсии (CAE), вызывающий лихорадки, может быть связан с мутацией в шестом интроне гена GABRG2. Было обнаружено, что эта мутация в месте сцепления вызывает нефункциональную подединицу GABRG2 у пострадавших лиц. Согласно этому исследованию, точечная мутация была виновником мутации донорского участка сцепления, которая произошла в интроне 6. Образуется нефункциональный белковый продукт, приводящий к также нефункциональной подединице.

Гематологические нарушения

Несколько генетических заболеваний могут быть результатом мутаций в месте сцепления. Например, мутации, которые вызывают неправильное сплайсирование β-глобинной мРНК, ответственны за некоторые случаи β-таласемии. Другой пример - ТТП (тромботическая тромбоцитопеническая пурпура). ТТП вызван дефицитом ADAMTS 13. Поэтому мутация в месте сцепления гена ADAMTS 13 может вызвать ТТП. По оценкам, 15% всех точечных мутаций, вызывающих генетические заболевания человека, происходят в месте сцепления.

Дефицит паратиреоиды

Когда в интроне 2 гена, который вырабатывает паратиреоидный гормон, происходит мутация в месте сцепления, может возникнуть дефицит паратиреоида. В одном конкретном исследовании замена G на C в месте сцепления интрона 2 вызывает эффект пропуска в транскрипте РНК-мессенджера. Исключенный экзон обладает кодоном, инициирующим производство паратиреоидного гормона. Такая неудача в инициировании вызывает дефицит.

Анализ

Используя модель 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 места сцепления для сбора информации о том, где могут быть расположены места сцепления. Проект Berkeley Drosophila может быть использован для включения этого исследования, а также для аннотирования высококачественных евхроматических данных. Предсказатель места сцепления может быть отличным инструментом для исследователей, изучающих болезни человека в этом модельном организме. Мутации в месте сцепления можно анализировать с помощью теории информации.