Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлен из синонимичной мутации )
Перейти к навигации Перейти к поиску
Для слов, относящихся к "синониму", см. Синоним (значения) .

Синоним подстановка (часто называет молчание заменой , хотя они не всегда молчат) является эволюционной заменой одной базы на другой в экзоне о наличии гена , кодирующих белок , таким образом, что полученная аминокислотная последовательность не изменяется. Это возможно, потому что генетический код является « вырожденным », что означает, что некоторые аминокислоты кодируются более чем одним кодоном из трех пар оснований.; поскольку некоторые кодоны для данной аминокислоты отличаются только на одну пару оснований от других кодонов, кодирующих ту же аминокислоту, мутация, которая заменяет «нормальное» основание одной из альтернатив, приведет к включению той же аминокислоты в растущая полипептидная цепь при трансляции гена. Синонимичные замены и мутации, затрагивающие некодирующую ДНК , часто считаются молчащими мутациями ; однако не всегда мутация молчит. [1] [2] [3] [4] [5]

Синонимичная мутация может влиять на транскрипцию , сплайсинг , транспорт мРНК и трансляцию , любой из которых может изменить результирующий фенотип , делая синонимичную мутацию немой. [3] субстратной специфичности в тРНК с редкой кодона может повлиять на время перевода, и в свою очередь со-поступательные складывания белка . [1] Это отражается в предвзятости использования кодонов , наблюдаемой у многих видов . Несинонимичное замещениеприводит к изменению аминокислоты, которое может быть произвольно далее классифицировано как консервативное (изменение на аминокислоту с аналогичными физико-химическими свойствами ), полуконсервативное (например, отрицательно заряженная аминокислота на положительно заряженную ) или радикальное (совершенно другая аминокислота).

Вырождение генетического кода [ править ]

Трансляция белков включает набор из двадцати аминокислот . Каждая из этих аминокислот кодируется последовательностью из трех пар оснований ДНК, называемой кодоном . Поскольку существует 64 возможных кодона, но только 20-22 кодируемых аминокислоты (в природе) и стоп-сигнал (т.е. до трех кодонов, которые не кодируют ни одну аминокислоту и известны как стоп-кодоны , что указывает на то, что трансляция должна остановиться) , некоторые аминокислоты кодируются 2, 3, 4 или 6 разными кодонами. Например, кодоны TTT и TTC кодируют фенилаланин аминокислоты . Это часто называют избыточностью генетического кода.. Существует два механизма избыточности: несколько различных РНК-переносчиков могут доставлять одну и ту же аминокислоту, или одна тРНК может иметь нестандартное колебательное основание в третьем положении антикодона, которое распознает более одного основания в кодоне.

В приведенном выше примере с фенилаланином предположим, что основание в положении 3 кодона TTT было заменено на C, оставив кодон TTC. Аминокислота в этом положении в белке останется фенилаланином. Следовательно, подстановка синонимична.

Эволюция [ править ]

Когда происходит синонимичная или тихая мутация , изменение часто считается нейтральным , что означает, что оно не влияет на приспособленность человека, несущего новый ген, к выживанию и воспроизводству.

Синонимичные изменения могут не быть нейтральными, потому что одни кодоны транслируются более эффективно (быстрее и / или точнее), чем другие. Например, когда было введено несколько синонимичных изменений в гене алкогольдегидрогеназы плодовой мухи, в результате чего несколько кодонов были заменены на субоптимальные синонимы, продукция кодируемого фермента снизилась [6], и взрослые мухи показали более низкую толерантность к этанолу. [7] Многие организмы, от бактерий до животных, демонстрируют предвзятое использование определенных синонимичных кодонов. Такая систематическая ошибка в использовании кодонов может возникать по разным причинам, от некоторых избирательных, а от некоторых нейтральных. В Saccharomyces CEREVISIAE синонимичных кодонов было показано влияние мРНКстабильность фолдинга, когда мРНК кодирует разную вторичную структуру белка, предпочитая разные кодоны. [8]

Другая причина, по которой синонимичные изменения не всегда нейтральны, заключается в том, что последовательности экзонов, близкие к границам экзон-интрон, действуют как сигналы сплайсинга РНК . Когда сигнал сплайсинга разрушается синонимичной мутацией, экзон не появляется в конечном белке. Это приводит к усеченному белку. Одно исследование показало, что около четверти синонимичных вариаций, влияющих на экзон 12 гена- регулятора трансмембранной проводимости при муковисцидозе , приводят к пропуску этого экзона. [9]

См. Также [ править ]

  • Отношение Ka / Ks
  • Миссенс-мутация
  • Несинонимичная подмена
  • Точечная мутация
  • Расширенный генетический код , в котором используется более 20-22 природных кодируемых аминокислот.

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Kimchi-Sarfaty, C .; О, JM; Kim, I.-W .; Сауна, ЗЕ; Кальканьо, AM; Амбудкар, SV; Готтесман, М.М. (26 января 2007 г.). «Тихий» полиморфизм в гене MDR1 изменяет субстратную специфичность » . Наука . 315 (5811): 525–8. Bibcode : 2007Sci ... 315..525K . DOI : 10.1126 / science.1135308 . PMID  17185560 .
  2. ^ Chamary, СП; Parmley, JL; Херст, LD (февраль 2006 г.). «Слуховая тишина: ненейтральная эволюция синонимичных участков у млекопитающих». Природа Обзоры Генетики . 7 (2): 98–108. DOI : 10.1038 / nrg1770 . PMID 16418745 . 
  3. ^ a b Гоймер, Патрик (февраль 2007 г.). «Синонимичные мутации нарушают молчание». Природа Обзоры Генетики . 8 (2): 92. DOI : 10.1038 / nrg2056 .
  4. ^ Чжоу, Тонг; Ко, Ын А .; Гу, Ваньцзюнь; Лим, Инджа; Банг, Хёуэн; Ко, Джэ-Хонг; Уверский, Владимир Николаевич (31 октября 2012 г.). «Немолчная история о синонимичных сайтах в генах с управляемым напряжением ионного канала» . PLOS ONE . 7 (10): e48541. Bibcode : 2012PLoSO ... 748541Z . DOI : 10.1371 / journal.pone.0048541 . PMC 3485311 . PMID 23119053 .  
  5. ^ Граур, Дэн (2003). «Мутация единственного основания» (PDF) . В Купере, Дэвид Н. (ред.). Природная энциклопедия генома человека . Макмиллан. ISBN  0333803868.
  6. ^ Карлини, Дэвид Б .; Стефан, Вольфганг (2003). «Введение in vivo нежелательных синонимичных кодонов в ген Adh дрозофилы приводит к снижению уровня белка ADH» . Генетика . 163 (1): 239–243. PMC 1462401 . PMID 12586711 .  
  7. ^ Карлини, Дэвид Б. (2004). «Экспериментальное уменьшение смещения кодонов в гене алкогольдегидрогеназы Drosophila приводит к снижению толерантности к этанолу взрослых мух» . Журнал эволюционной биологии . 17 (4): 779–785. DOI : 10.1111 / j.1420-9101.2004.00725.x . PMID 15271077 . 
  8. ^ Кахали, Братати; Башак Сураджит; Гош Тапаш Чандра (март 2007 г.). «Повторное исследование использования кодонов и аминокислот в геноме S. cerevisiae : новый взгляд на анализ вторичной структуры белков». Биохим. Биофиз. Res. Commun . 354 (3): 693–9. DOI : 10.1016 / j.bbrc.2007.01.038 . PMID 17258174 . 
  9. ^ Пагани, Франко; Рапони, Микела; Баралле, Франсиско Э. (2005). «Синонимичные мутации в экзоне 12 CFTR влияют на сплайсинг и не являются нейтральными в эволюции» . Proc. Natl. Акад. Sci. США . 102 (18): 6368–72. Bibcode : 2005PNAS..102.6368P . DOI : 10.1073 / pnas.0502288102 . PMC 1088389 . PMID 15840711 .  .