Синонимичная замена - Synonymous substitution

Слова, относящиеся к "синониму", см. Синоним (значения).

А синонимичная замена (часто называемый тихий замена хотя они не всегда молчат) эволюционный замена одного основание для другого в экзон из ген кодирование для белок, так что произведенный аминокислотная последовательность не модифицируется. Это возможно, потому что генетический код является «вырожденным», что означает, что некоторые аминокислоты кодируются более чем одной парой из трех оснований кодон; поскольку некоторые кодоны для данной аминокислоты отличаются только на одну пару оснований от других кодонов той же аминокислоты, мутация, которая заменяет «нормальное» основание одной из альтернатив, приведет к включению той же аминокислоты в растущий полипептидная цепь когда ген переведен. Синонимичные замены и мутации, влияющие на некодирующая ДНК часто считаются тихие мутации; однако не всегда мутация молчит.[1][2][3][4][5]

Синонимичная мутация может повлиять на транскрипция, сращивание, мРНК транспорт и перевод, любой из которых может изменить результирующий фенотип, делая синонимичную мутацию немой.[3] В субстратная специфичность из тРНК к редкому кодону может повлиять на время трансляции и, в свою очередь, на ко-трансляцию сворачивание белка.[1] Это отражено в систематическая ошибка использования кодонов что наблюдается во многих разновидность. А несинонимичная замена приводит к изменению аминокислоты, которое может быть произвольно классифицировано как консервативное (изменение на аминокислоту с аналогичным физико-химические свойства ), полуконсервативный (например, отрицательно к положительно заряженный аминокислота) или радикал (совершенно другая аминокислота).

Вырождение генетического кода

Протеин перевод включает набор из двадцати аминокислоты. Каждая из этих аминокислот кодируется последовательностью из трех ДНК пары оснований, называемые кодон. Потому что возможных кодонов 64, а всего 20-22. закодированные аминокислоты (в природе) и стоп-сигнал (то есть до трех кодонов, которые не кодируют какую-либо аминокислоту и известны как стоп-кодоны, что означает, что трансляция должна остановиться), некоторые аминокислоты кодируются 2, 3, 4 или 6 разными кодонами. Например, кодоны TTT и TTC кодируют аминокислоту фенилаланин. Это часто называют избыточность генетического кода. Существует два механизма избыточности: несколько разных РНК переноса могут доставлять одну и ту же аминокислоту, или одна тРНК может иметь нестандартный база колебания в позиции три антикодона, который 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, замена синонимична.

Эволюция

Когда синоним или тихая мутация происходит, изменение часто считается нейтральный, что означает, что это 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 мушки, в результате чего несколько кодонов были заменены на субоптимальные синонимы, выработка 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. Такой систематическая ошибка использования кодонов могут возникать по разным причинам, некоторые избирательные, а некоторые нейтральные. В Saccharomyces cerevisiae использование синонимических кодонов влияет на мРНК стабильность сворачивания, с мРНК, кодирующей другой белок вторичная структура предпочитая разные кодоны.[8]

Еще одна причина, по которой синонимичные изменения не всегда нейтральны, заключается в том, что последовательности экзонов, близкие к границам экзон-интрон, функционируют как Сплайсинг РНК сигналы. 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 регулятор трансмембранной проводимости при муковисцидозе ген приводит к пропуску этого экзона.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Kimchi-Sarfaty, C .; О, J. M .; Kim, I.-W .; Сауна, З. Э .; Calcagno, A.M .; Амбудкар, С. В .; Готтесман, М. М. (26 января 2007 г.). «Молчаливый» полиморфизм гена MDR1 изменяет субстратную специфичность ». Наука. 315 (5811): 525–8. Bibcode:2007Наука ... 315..525K. Дои:10.1126 / science.1135308. PMID  17185560.
  2. ^ Чамари, СП; Parmley, JL; Херст, LD (февраль 2006 г.). «Слуховая тишина: ненейтральная эволюция синонимичных участков у млекопитающих». Природа Обзоры Генетика. 7 (2): 98–108. Дои:10.1038 / nrg1770. PMID  16418745.
  3. ^ а б Гоймер, Патрик (февраль 2007 г.). «Синонимичные мутации нарушают молчание». Природа Обзоры Генетика. 8 (2): 92. Дои: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. Дои:10.1371 / journal.pone.0048541. ЧВК  3485311. PMID  23119053.
  5. ^ Граур, Дэн (2003). "Единственная базовая мутация" (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 Drosophila приводит к снижению уровня белка ADH». Генетика. 163 (1): 239–243. ЧВК  1462401. PMID  12586711.
  7. ^ Карлини, Дэвид Б. (2004). «Экспериментальное снижение смещения кодонов в гене алкогольдегидрогеназы дрозофилы приводит к снижению толерантности к этанолу взрослых мух». Журнал эволюционной биологии. 17 (4): 779–785. Дои: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 С. cerevisiae геном: новый взгляд на анализ вторичной структуры белков ». Biochem. Биофиз. Res. Сообщество. 354 (3): 693–9. Дои: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. СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ. 102 (18): 6368–72. Bibcode:2005ПНАС..102.6368П. Дои:10.1073 / pnas.0502288102. ЧВК  1088389. PMID  15840711..