Миссенс-мРНК представляет собой информационную РНК, несущую один или несколько мутантных кодонов, которые дают полипептиды с аминокислотной последовательностью, отличной от полипептида дикого типа или встречающегося в природе. [1] молекулы мРНК миссенса создается , когда шаблон ДНК нити или нить мРНК сами подвергается миссенсу - мутация , в которой последовательность , кодирующий белка является мутантной и измененным аминокислотной последовательностью кодируются.
Биогенез
Миссенс-мРНК возникает в результате миссенс-мутации , в случае которой пара нуклеотидных оснований ДНК в кодирующей области гена изменяется так, что это приводит к замене одной аминокислоты на другую. [2] точечная мутация является несинонимичной , поскольку она изменяет РНК - кодон в мРНКе транскрипте , такие , что перевод приводит к изменению аминокислоты. Изменение аминокислоты может не привести к заметным изменениям в структуре белка в зависимости от того, является ли изменение аминокислоты консервативным или неконсервативным. Это связано с аналогичными физико-химическими свойствами некоторых аминокислот. [3]
Миссенс мРНК может быть обнаружена в результате двух разных типов точечных мутаций - спонтанных мутаций и индуцированных мутаций. [4] Спонтанные мутации происходят во время процесса репликации ДНК, когда некомплементарный нуклеотид откладывается ДНК-полимеразой в фазе удлинения. Последовательный цикл репликации приведет к точечной мутации. Если результирующий кодон мРНК является кодоном, который изменяет аминокислоту, будет обнаружена миссенс-мРНК. Исследование гипергеометрического распределения, включающее ошибки репликации ДНК-полимеразы β в гене APC, выявило 282 возможных замены, которые могут привести к миссенс-мутациям. Когда мРНК APC анализировали в мутационном спектре, он показал 3 сайта, где частота замен была высокой. [5]
Индуцированные мутации, вызванные мутагенами, могут вызывать миссенс-мутации. [4] Аналоги нуклеозидов, такие как 2-аминопурин и 5-бромурацил, могут вставляться вместо А и Т соответственно. Ионизирующее излучение, такое как рентгеновские лучи и γ-лучи, может дезаминировать цитозин до урацила. [6]
Миссенс мРНК может быть применена синтетически в прямом и обратном генетическом скрининге, используемом для исследования генома. Сайт-направленный мутагенез - это метод, который часто используется для создания моделей нокаута и нокаута, которые экспрессируют миссенс мРНК. Например, в исследованиях методом «нокаута» человеческие ортологи идентифицируются в модельных организмах для введения миссенс-мутаций [7], или человеческий ген с заменяющей мутацией интегрируется в геном модельного организма. [8] Последующие фенотипы потери или увеличения функции измеряются для моделирования генетических заболеваний и открытия новых лекарств. [9] В то время как гомологичная рекомбинация широко использовалась для генерации одноосновных замен, новые технологии, которые совместно вводят gRNA и hCas9 мРНК системы CRISPR / Cas9 в сочетании с одноцепочечными олигодезоксинуклеотидными (ssODN) донорными последовательностями, показали эффективность в генерирование точечных мутаций в геноме. [9] [10] [11]
Эволюционные последствия
Несинонимичное редактирование РНК
Замены могут происходить как на уровне ДНК, так и РНК. Аминокислотные замены, зависящие от редактирования РНК, могут приводить к образованию миссенс-мРНК, которая возникает в результате гидролитических дезаминазных реакций. Две из наиболее распространенных дезаминазных реакций происходят через фермент редактирования мРНК аполипопротеина B ( APOBEC ) и аденозиндезаминазу, действующую на фермент РНК ( ADAR ), которые отвечают за превращение цитидина в уридин (C-to-U) и дезаминирование. из аденозина в инозин (А-к-I), соответственно. [12] Такие селективные замены уридина на цитидин и инозин на аденозин при редактировании РНК могут производить дифференциальные изоформы миссенс-транскриптов мРНК и обеспечивать разнообразие транскриптомов и усиление функции белка в ответ на селективное давление. [13]
Смотрите также
- Бессмысленная мутация
- Стартовый кодон
- Стоп-кодон
Рекомендации
- ^ Джеймсон JL. Принципы молекулярной медицины . Springer. п. 731.
- ^ Belgrader P, Maquat LE (сентябрь 1994 г.). «Бессмысленные, но не миссенс-мутации могут снизить количество ядерной мРНК для основного белка мочи мыши, в то время как оба типа мутаций могут способствовать пропуску экзонов» . Молекулярная и клеточная биология . 14 (9): 6326–36. DOI : 10.1128 / mcb.14.9.6326 . PMC 359159 . PMID 8065364 .
- ^ «Миссенс-мутация» . Genome.gov . Проверено 8 ноября 2019 .
- ^ а б Лодиш Х, Берк А, Зипурски С.Л., Мацудаира П., Балтимор Д., Дарнелл Дж. (2000). «Мутации: виды и причины» . Молекулярная клеточная биология. 4-е издание .
- ^ Muniappan BP, Thilly WG (июнь 2002 г.). «Спектр ошибок репликации ДНК-полимеразы бета в гене аденоматозного полипоза coli содержит горячие точки мутации опухоли толстой кишки человека» . Исследования рака . 62 (11): 3271–5. PMID 12036944 .
- ^ «Мутации | Микробиология» . course.lumenlearning.com . Проверено 9 октября 2019 .
- ^ Тессадори Ф., Ресслер Х.И., Савельберг С.М., Чокрон С., Камель С.М., Дюран К.Дж. и др. (Октябрь 2018 г.). «Эффективное редактирование нуклеотидов на основе CRISPR / Cas9 у рыбок данио для моделирования генетических сердечно-сосудистых заболеваний человека» . Модели и механизмы заболеваний . 11 (10): dmm035469. DOI : 10,1242 / dmm.035469 . PMC 6215435 . PMID 30355756 .
- ^ Робертсон Н.Г., Джонс С.М., Сивакумаран Т.А., Герш А.Б., Хурадо С.А., Калл Л.М. и др. (Ноябрь 2008 г.). «Нацеленная миссенс-мутация Coch: нокаутирующая мышиная модель потери слуха с поздним началом DFNA9 и вестибулярной дисфункции» . Молекулярная генетика человека . 17 (21): 3426–34. DOI : 10,1093 / HMG / ddn236 . PMC 2566528 . PMID 18697796 .
- ^ а б Окамото С., Амаиси Ю., Маки И., Эноки Т., Минено Дж. (Март 2019 г.). «Высокоэффективное редактирование генома для замены одного основания с использованием оптимизированных ssODN с Cas9-RNP» . Научные отчеты . 9 (1): 4811. Bibcode : 2019NatSR ... 9.4811O . DOI : 10.1038 / s41598-019-41121-4 . PMC 6423289 . PMID 30886178 .
- ^ Инуи М., Миядо М., Игараси М., Тамано М., Кубо А., Ямасита С. и др. (Июнь 2014 г.). «Быстрое создание моделей мышей с определенными точечными мутациями с помощью системы CRISPR / Cas9» . Научные отчеты . 4 : 5396. Bibcode : 2014NatSR ... 4E5396I . DOI : 10.1038 / srep05396 . PMC 4066261 . PMID 24953798 .
- ^ Прихожий С.В., Фуллер С., Стил С.Л., Вейнотт С.Дж., Разаги Б., Робитайл Дж.М. и др. (Сентябрь 2018 г.). «Оптимизированное включение точечных мутаций у рыбок данио с использованием CRISPR / Cas9» . Исследования нуклеиновых кислот . 46 (17): e102. DOI : 10.1093 / NAR / gky512 . PMC 6158492 . PMID 29905858 .
- ^ Мейер Дж. К., Канковски С., Крестель Х, Хетч Ф (2016). "Редактирование РНК - системное значение и ключ к механизмам заболевания?" . Границы молекулярной неврологии . 9 : 124. DOI : 10,3389 / fnmol.2016.00124 . PMC 5120146 . PMID 27932948 .
- ^ Яблонович А.Л., Дэн П., Якобсон Д., Ли Дж.Б. (ноябрь 2017 г.). «Эволюция и адаптация редактирования A-to-I РНК» . PLOS Genetics . 13 (11): e1007064. DOI : 10.1371 / journal.pgen.1007064 . PMC 5705066 . PMID 29182635 .