Splitsplatsmutation
En splitsningsställemutation är en genetisk mutation som infogar , raderar eller ändrar ett antal nukleotider på det specifika ställe där splitsningen sker under bearbetningen av prekursorbudbärar-RNA till moget budbärar-RNA . Konsensussekvenser för splitsningsställen som driver exonigenkänning är belägna vid intronernas yttersta ände . Borttagningen av splitsningsstället resulterar i att en eller flera introner finns kvar i moget mRNA och kan leda till produktion av onormala proteiner . När en mutation av splitsningsstället inträffar har mRNA-transkriptet information från dessa introner som normalt inte bör inkluderas. Introner är tänkta att tas bort, medan exonerna uttrycks.
Mutationen måste ske vid det specifika ställe där intronsplitsning sker: inom icke-kodande ställen i en gen, direkt bredvid platsen för exonet. Mutationen kan vara en insertion, deletion, ramförskjutning , etc. Splitsningsprocessen i sig kontrolleras av de givna sekvenserna, kända som splitsningsdonator- och splitsningsacceptorsekvenser, som omger varje exon. Mutationer i dessa sekvenser kan leda till retention av stora segment av introniskt DNA av mRNA, eller till att hela exoner splitsas ut ur mRNA. Dessa förändringar kan resultera i produktion av ett icke-funktionellt protein. En intron separeras från sin exon med hjälp av splitsningsstället. Acceptorställe och donatorställe som hänför sig till splitsningsställena signalerar till splitsosomen där själva skärningen ska göras. Dessa donatorställen, eller igenkänningsställen, är väsentliga vid bearbetningen av mRNA. Den genomsnittliga genen för ryggradsdjur består av flera små exoner (medelstorlek, 137 nukleotider) separerade av introner som är betydligt större.
Bakgrund
1993 fick Richard J. Roberts och Phillip Allen Sharp Nobelpriset i fysiologi eller medicin för deras upptäckt av " delade gener" . Genom att använda modellen adenovirus i sin forskning kunde de upptäcka splitsning - det faktum att pre-mRNA bearbetas till mRNA när introner togs bort från RNA-segmentet. Dessa två forskare upptäckte förekomsten av splitsningsställen, vilket förändrade genomikforskningens ansikte. De upptäckte också att splitsningen av budbärar-RNA:t kan ske på olika sätt, vilket öppnar möjligheten för en mutation.
Teknologi
Idag finns det många olika typer av teknologier där skarvplatser kan lokaliseras och analyseras för mer information. Human Splicing Finder är en onlinedatabas som härrör från Human Genome Project- data. Genomdatabasen identifierar tusentals mutationer relaterade till medicinska och hälsorelaterade områden, samt tillhandahåller kritisk forskningsinformation om mutationer i splitsningsställen. Verktyget söker specifikt efter pre-mRNA-splitsningsfel, beräkningen av potentiella splitsningsplatser med hjälp av komplexa algoritmer och korrelation med flera andra genomiska onlinedatabaser, såsom Ensembls genomwebbläsare .
Roll i sjukdom
På grund av den känsliga placeringen av splitsningsställen kan mutationer i acceptor- eller donatorområdena av splitsningsställen bli skadliga för en mänsklig individ. Faktum är att många olika typer av sjukdomar härrör från anomalier inom skarvställena.
Cancer
En studie som undersökte rollen av skarvställsmutationer i cancer stödde att en skarvställsmutation var vanlig hos en uppsättning kvinnor som var positiva för bröst- och äggstockscancer. Dessa kvinnor hade samma mutation, enligt resultaten. En intronisk enstaka basparsubstitution förstör ett acceptorställe, vilket aktiverar ett kryptiskt skarvställe, vilket leder till en insättning av 59 baspar och kedjeavslutning. De fyra familjerna med både bröst- och äggstockscancer hade kedjetermineringsmutationer i den N-terminala halvan av proteinet. Mutationen i detta forskningsexempel var lokaliserad inom splitsningsstället.
Demens
Enligt en forskningsstudie utförd Hutton, M et al, visade sig en missense-mutation som inträffade på 5'-regionen av RNA:t associerad med tau-proteinet vara korrelerad med ärftlig demens (känd som FTDP-17). Splitsningsställemutationerna destabiliserar alla en potentiell stam-loop-struktur som med största sannolikhet är involverad i att reglera den alternativa splitsningen av exon10 i kromosom 17. Följaktligen sker mer användning på 5'-splitsningsstället och en ökad andel tau-transkript som inkluderar exon 10 skapas. En sådan drastisk ökning av mRNA kommer att öka andelen Tau som innehåller fyra mikrotubulibindande upprepningar, vilket överensstämmer med den neuropatologi som beskrivs i flera familjer med FTDP-17, en typ av ärftlig demens.
Epilepsi
Vissa typer av epilepsi kan orsakas på grund av en mutation i splitsningsstället. Förutom en mutation i ett stoppkodon , hittades en splitsningsställemutation på 3'-strängen i en gen som kodar för cystatin B hos patienter med progressiv myoklonus epilepsi. Denna kombination av mutationer hittades inte hos opåverkade individer. Genom att jämföra sekvenser med och utan splitsningsställemutationen kunde forskare fastställa att en G-till-C-nukleotidtransversion inträffar vid den sista positionen av det första intronet. Denna transversion sker i regionen som kodar för cystatin B-genen. Individer som lider av progressiv myoklonus epilepsi har en muterad form av denna gen, vilket resulterar i minskad produktion av moget mRNA, och därefter minskar i proteinuttryck.
En studie har också visat att en typ av Childhood Absence Epilepsy (CAE) som orsakar feberkramper kan vara kopplad till en skarvställsmutation i den sjätte intronen av GABRG2-genen . Denna splitsningsställemutation visade sig orsaka en icke-funktionell GABRG2-subenhet hos drabbade individer. Enligt denna studie var en punktmutation den skyldige till splitsningsdonatorstället-mutationen, som inträffade i intron 6. En icke-funktionell proteinprodukt produceras, vilket leder till den också icke-funktionella subenheten.
Hematologiska störningar
Flera genetiska sjukdomar kan vara resultatet av mutationer i splitsningsstället. Till exempel är mutationer som orsakar felaktig splitsning av β-globin -mRNA ansvariga för vissa fall av β-talassemi . Ett annat exempel är TTP (trombotisk trombocytopenisk purpura). TTP orsakas av brist på ADAMTS-13 . En splitsningsställemutation av ADAMTS-13-genen kan därför orsaka TTP. Det uppskattas att 15 % av alla punktmutationer som orsakar mänskliga genetiska sjukdomar inträffar inom ett splitsningsställe.
Paratyreoidea brist
När en skarvställsmutation inträffar i intron 2 av genen som producerar bisköldkörtelhormonet, kan en bisköldkörtelbrist råda. I en särskild studie ger en G till C-substitution i splitsningsstället av intron 2 en överhoppningseffekt i budbärar-RNA-transkriptet. Exonet som hoppas över har startkodonet för att producera bisköldkörtelhormon. Sådant misslyckande i initieringen orsakar bristen.
Analys
Med hjälp av modellorganismen Drosophila melanogaster har data sammanställts angående genomisk information och sekvensering av denna organism. Det finns en förutsägelsemodell där en forskare kan ladda upp sin genomiska information och använda en förutsägelsedatabas för splitsningsställen för att samla information om var splitsningsplatserna kan finnas. Berkeley Drosophila-projektet kan användas för att införliva denna forskning, samt kommentera högkvalitativa eukromatiska data. Splitsplatsprediktorn kan vara ett utmärkt verktyg för forskare som studerar mänskliga sjukdomar i denna modellorganism .
Splitsplatsmutationer kan analyseras med hjälp av informationsteori .