Кропкавыя мутацыі, якія змяняюць кадоны, класіфікаваныя па іх уплыву на паслядоўнасць бялку

Сінанімічная мутацыя, або сінанімічная замена — гэта эвалюцыйная замена аднаго нуклеатыда ў экзоне гена такім чынам, што атрыманая амінакіслотная паслядоўнасць не змяняецца. Гэта магчыма, таму што генетычны код з’яўляецца «выраджаным», што азначае, што некаторыя амінакіслоты кадуюцца больш чым адным кадонам. Паколькі некаторыя кадоны адной амінакіслаты адрозніваюцца паміж сабой толькі адным нуклеатыдам, таму мутацыя, якая замяняе «першапачатковую» аснову на адну з альтэрнатыў, прывядзе да ўключэння той жа самай амінакіслаты ў паліпептыдны ланцуг пры трансляцыі гена. Сінанімічныя замены адносяцца да кропкавых мутацый. Сінанімічныя мутацыі часта называюць ціхімі мутацыямі, але не заўсёды такія мутацыі не прыводзяць да змен.[1] [2] [3] [4] [5]

Сінанімічная мутацыя можа паўплываць на транскрыпцыю, сплайсінг, транспарт мРНК і трансляцыю, любы з гэтых працэсаў можа змяніць фенатып, робячы сінанімічную мутацыю «не ціхай».[3] Спецыфічнасць тРНК да рэдкага кадона можа паўплываць на хуткасць трансляцыі і, у сваю чаргу, на сумеснае з трансляцыяй згортванне бялку.[1] Гэта адлюстроўваецца ў пераважнасці кадонаў, якое назіраецца ў многіх відаў. Несінанімічная замена прыводзіць да змены амінакіслоты, якая можа быць адвольна класіфікавана як кансерватыўная (замена амінакіслоты на падобную па фізіка-хімічным уласцівасцям), паўкансерватыўная (напрыклад, адмоўна зараджаная амінакіслата да станоўча зараджанай) або радыкальная (зусім іншая амінакіслата кіслата). Сінанімічнымі мутацыямі з’яўляюцца каля 20 % ад усіх мутацый.[6]

Выраджанасць генетычнага кода

Падчас трансляцыі бялку ўдзельнічае набор з дваццаці амінакіслот. Кожная з гэтых амінакіслот кадуецца паслядоўнасцю з трох пар асноў ДНК, якая называецца кадонам. Паколькі існуе 64 магчымых кадона, але толькі 20-22 пратэінагенных амінакіслот (у прыродзе) і стоп-сігнал (да трох кадонаў, якія не кадуюць ніводнай амінакіслаты і вядомыя як стоп-кадоны, якія сігналізуюць, што трансляцыя павінна спыніцца), некаторыя амінакіслоты кадуюцца 2, 3, 4 ці 6 рознымі кадонамі. Напрыклад, кадоны TTT і TTC кадуюць амінакіслату фенілаланін. Гэта часта называюць празмернасцю генетычнага кода. Ёсць два механізмы празмернасці: некалькі розных тРНК могуць дастаўляць адну і тую ж амінакіслату, або адна тРНК можа мець нестандартную, хісткую аснову у трэцім становішчы антыкадона, якая распазнае больш чым адну аснову ў кадоне.

Эвалюцыя

Калі адбываецца сінанімічная або ціхая мутацыя, змяненне часта лічыцца нейтральным, што азначае, што яно не ўплывае на здольнасць асобіны, якая носіць зменены ген, выжываць і размнажацца.

Сінанімічныя замены не могуць быць нейтральнымі, таму што пэўныя кадоны транслююцца больш эфектыўна (хутчэй і/або больш дакладна), чым іншыя. Напрыклад, калі былі ўведзены некалькі сінанімічных мутацый у ген алкагольдэгідрагеназы пладовай мушкі, якія змянілі некалькі кадонаў на неаптымальныя сінонімы, выпрацоўка фермента была зніжана,[7] і дарослыя мухі паказалі меншую талерантнасць да этанолу.[8]

Многія арганізмы, ад бактэрый да жывёл, дэманструюць зрух ў частаце выкарыстання пэўных сінанімічных кадонаў. Такая пераважнасць у выкарыстанні сярод сінанімічных кадонаў можа ўзнікнуць па розных прычынах, праз адбор або выпадкова. Было паказана, што ў Saccharomyces cerevisiae выкарыстанне сінанімічнага кадона ўплывае на стабільнасць згортвання мРНК, прычым у мРНК, якая кадуе бялкі з рознымі другаснымі структурамі, аддаецца перавага розным кадонам.[9]

Яшчэ адна прычына, чаму сінанімічныя мутацыі не заўсёды нейтральныя, — гэта той факт, што паслядоўнасці экзонаў, блізкіх да межаў экзон-інтрон, функцыянуюць як сігналы сплайсінгу РНК. Калі сігнал сплайсінгу разбураецца сінанімічнай мутацыяй, экзон выразаецца ў канчатковай мРНК. У выніку атрымліваецца ўсечаны бялок. Адно даследаванне паказала, што прыкладна чвэрць сінанімічных замен, якія ўплываюць на 12 экзон гена рэгулятара трансмембраннай праводнасці пры мукавісцыдозу, прыводзіць да таго, што гэты экзон прапускаецца.[10]

Гл. таксама

  • Суадносіны Ка/Кs
  • Місcэнс-мутацыя
  • Несінанімічная замена
  • Кропкавая мутацыя
  • Пашыраны генетычны код, дзе выкарыстоўваецца больш за 20-22 амінакіслот

Крыніцы

  1. 1 2 Kimchi-Sarfaty C, Oh JM, Kim IW, Sauna ZE, Calcagno AM, Ambudkar SV, Gottesman MM (January 2007). "A "silent" polymorphism in the MDR1 gene changes substrate specificity". Science. 315 (5811): 525–528. Bibcode:2007Sci...315..525K. doi:10.1126/science.1135308. PMID 17185560. S2CID 15146955.
  2. ↑ Chamary JV, Parmley JL, Hurst LD (February 2006). "Hearing silence: non-neutral evolution at synonymous sites in mammals". Nature Reviews. Genetics. 7 (2): 98–108. doi:10.1038/nrg1770. PMID 16418745. S2CID 25713689.
  3. 1 2 Goymer P (February 2007). "Synonymous mutations break their silence". Nature Reviews Genetics. 8 (2): 92. doi:10.1038/nrg2056. S2CID 29882152.
  4. ↑ Zhou T, Ko EA, Gu W, Lim I, Bang H, Ko JH (31 October 2012). "Non-silent story on synonymous sites in voltage-gated ion channel genes". PLOS ONE. 7 (10): e48541. Bibcode:2012PLoSO...748541Z. doi:10.1371/journal.pone.0048541. PMC 3485311. PMID 23119053.
  5. ↑ Graur D (2003). "Single Base Mutation" (PDF). In Cooper DN (рэд.). Nature Encyclopedia of the Human Genome. MacMillan. ISBN 0333803868.
  6. ↑ Kimura M (August 1969). "The rate of molecular evolution considered from the standpoint of population genetics". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 63 (4): 1181–1188. Bibcode:1969PNAS...63.1181K. doi:10.1073/pnas.63.4.1181. PMC 223447. PMID 5260917.
  7. ↑ Carlini DB, Stephan W (January 2003). "In vivo introduction of unpreferred synonymous codons into the Drosophila Adh gene results in reduced levels of ADH protein". Genetics. 163 (1): 239–243. doi:10.1093/genetics/163.1.239. PMC 1462401. PMID 12586711.
  8. ↑ Carlini DB (July 2004). "Experimental reduction of codon bias in the Drosophila alcohol dehydrogenase gene results in decreased ethanol tolerance of adult flies". Journal of Evolutionary Biology. 17 (4): 779–785. doi:10.1111/j.1420-9101.2004.00725.x. PMID 15271077.
  9. ↑ Kahali B, Basak S, Ghosh TC (March 2007). "Reinvestigating the codon and amino acid usage of S. cerevisiae genome: a new insight from protein secondary structure analysis". Biochemical and Biophysical Research Communications. 354 (3): 693–699. doi:10.1016/j.bbrc.2007.01.038. PMID 17258174.
  10. ↑ Pagani F, Raponi M, Baralle FE (May 2005). "Synonymous mutations in CFTR exon 12 affect splicing and are not neutral in evolution". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (18): 6368–6372. Bibcode:2005PNAS..102.6368P. doi:10.1073/pnas.0502288102. PMC 1088389. PMID 15840711..
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.