Csendes mutáció

A csendes mutációkat kísérleti stratégiaként alkalmazták, és klinikai következményei is lehetnek.

Steffen Mueller a Stony Brook Egyetemen olyan élő vakcinát tervezett a gyermekbénulás ellen, amelyben a vírust úgy alakították ki, hogy a genomban természetesen előforduló kódok helyébe szinonim kodonok léptek. Ennek eredményeként a vírus továbbra is képes volt fertőzni és szaporodni, bár lassabban. Az e vakcinával beoltott egerek rezisztenciát mutattak a természetes gyermekbénulás törzzsel szemben.

A molekuláris klónozási kísérletekben hasznos lehet csendes mutációkat bevezetni a kívánt génbe, hogy a restrikciós enzimek számára felismerőhelyeket hozzanak létre vagy távolítsanak el.

A mentális zavarokat csendes mutációk is okozhatják. Az egyik csendes mutáció hatására a dopaminreceptor D2 gén kevésbé stabil és gyorsabban degradálódik, alulexprimálva a gént.

A multidrog-rezisztencia 1 gén (MDR1) csendes mutációja, amely egy olyan sejtmembrán pumpát kódol, amely a gyógyszereket kiűzi a sejtből, lelassíthatja a transzlációt egy meghatározott helyen, hogy a peptidlánc szokatlan konformációba hajoljon. Így a mutáns pumpa kevésbé működőképes.

Az átlagos fájdalomérzékenységtől való eltérést egy ATG-GTG mutáció (nem szinonim) és egy CAT-CAC mutáció (szinonim) egyaránt okozza. Ez a két mutáció mind az alacsony fájdalomérzékenységű, mind a magas fájdalomérzékenységű génben közös. Az alacsony fájdalomérzékenységnek van egy további CTC-CTG csendes mutációja, míg a magas fájdalomérzékenységnek nincs, és ezen a helyen a CTC-szekvencián osztozik az átlagos fájdalomérzékenységgel.

Multi-Drug Resistance Gene 1Edit

A mutáción átesett gének mintegy 99,8%-a csendesnek minősül, mivel a nukleotidváltozás nem változtatja meg a lefordított aminosavat. Bár a csendes mutációknak elvileg nincs hatásuk a fenotípusos kimenetelre, néhány mutáció ennek ellenkezőjét bizonyítja, mint például a Multi-Drug Resistance Gene 1. Az MDR1 a P-glikoproteint kódolja, amely segít megszabadulni a gyógyszerektől a szervezetben. A bélben, a májban, a hasnyálmirigyben és az agyban található. Az MDR 1 ugyanott található, ahol a CYP3A4, amely egy olyan enzim, amely segít megszabadulni a méreganyagoktól vagy gyógyszerektől a májban és a belekben. Az olyan csendes mutációk, mint az MDR 1, a fenotípusos válasz megváltozását fejezik ki. Egy egereken végzett vizsgálat kimutatta, hogy amikor nem rendelkeztek elegendő MDR 1 génnel, a szervezetük nem ismerte fel az ivermectin vagy a ciklosporin gyógyszert, ami toxinok keletkezéséhez vezetett a szervezetükben.

A MRD1 több mint ötven egynukleotid-polimorfizmussal (SNP) rendelkezik, amelyek a nukleotid bázissorrend változásai. Az MDR1-ben a gén 26. exonja, amely a 3535C-t képviseli, 3535T-re mutálódhat, ami aztán a transzfer RNS-t olyanra változtatja, amely nem gyakran látható, ami a transzláció során a végeredmény megváltozásához vezet. Ez egy példa arra, hogy egyes csendes mutációk nem mindig csendesek. A multi-drug rezisztencia gének 26. exonjánál C3435T, 21. exonjánál G2677T/A, és 12. exonjánál C1236T vizsgálták, hogy az SNP-k egyszerre fordulnak elő, ezért a fenotípusos “funkció” megváltozik. Ez azt sugallja, hogy a 26-os exon és a többi polimorfizmussal rendelkező exon között haplotípus-függőség áll fenn. Például az efavirenz és a nelfinavir két olyan gyógyszertípus, amelyek segítenek csökkenteni a HIV-fertőzést az ember szervezetében. Ha a 26-os exonból származó SNP más SNP-s exonokkal párosul, a gyógyszerek kisebb eséllyel tartják fenn a HIV-fertőzést. Bár a 26-os exonban lévő TT nukleotidok kifejeződésekor a betegben alacsonyabb a vírus koncentrációja, de amikor a genotípus CC vagy CT morfológiába alakul át, a fertőzés képes normális módon terjedni, így az MDR 1 gén szinte védtelen marad. Az MDR 1 esetében az exon 26 bázisainak e változásai összefüggést mutatnak az MDR 1 gén mutációi és az antiretrovirális gyógyszerek HIV-fertőzést elnyomó képessége között.

A 26-os exon 26-ról azt is vizsgálták, hogy haplotípusfüggő-e vagy sem. A 26-os exon SNP jelenléte megváltoztatja a fenotípusos funkciókat, ha a 12-es és 21-es exonból származó mutációk jelenlétével párosul. Önmagában azonban nem befolyásolja olyan erősen a fenotípusos kimeneteleket. Az exon 26 haplotípus-függőségére a kemoterápiát vizsgálva láthatunk példát. Mivel az MDR 1 eltávolítja a gyógyszereket a sejtjeinkből, gátlókat használtak arra, hogy blokkolják az MRD 1 azon képességét, hogy eltávolítsa a gyógyszereket, így a jótékony hatású gyógyszerek, például a kemoterápia és az immunszuppresszánsok hatékonyabban segíthetik a szervezetet a gyógyulásban. Az MDR1-nek különböző fehérjék vannak, amelyek segítenek száműzni ezeket a specifikus gyógyszereket a rákos sejtekből. A verapamil és a ciklosporin A az MDR 1 gyakori inhibitorai. Sajnos, ha a C3435T a 12. vagy a 21. exonból származó mutációval együtt mutálódik (vagy ha mindhárom mutáció egyszerre fordul elő, létrehozva egy haplotípust), a gátlók kevésbé gyengítik az MDR1 működését. A többszörösen csendes mutáns gének általában ellenállóbbak ezekkel a gátlókkal szemben.

Molekuláris szinten vizsgálva, az MDR 1 gén 26. exonjában található C3435T azért nem csendes, mert az aminosavak fehérjékké való fordításának sebessége miatt. Az mRNS másodlagos struktúrái összecsukódhatnak, ami azt jelenti, hogy a különböző kodonok az mRNS különböző összecsukódásainak felelnek meg. Például, amikor a 26-os exonban az ATC ATT-re változik, mindkét kodon ugyanazt az aminosavat eredményezi, de az ATC gyakrabban fordul elő, mint a mutációs kodon. Ennek következtében megváltozik az az idő, amely alatt a riboszóma előállítja a fehérje megerősítését. Ez a fehérje szokásos formájától eltérő fehérjeszerkezetet eredményez, ami a fehérje eltérő funkcióihoz vezet.

Az MDR1 “csendes mutációjának” egyéb okai a hírvivő RNS-ben jelentkeznek. Az mRNS-ben a kodonok exonok splicing enhancereként is működnek. A kodonok az mRNS-ben olvasott kodon alapján döntik el, hogy mikor vágják ki az intronokat. A mutálódott kodonok nagyobb eséllyel követnek el hibát, amikor az mRNS-szekvenciából az intronokat kivágják, ami ahhoz vezet, hogy rossz exonok keletkeznek. Ezért az érett hírvivő RNS-t megváltoztatva. A Multi-Drug Resistance Gene 1 mutációi megmutatják, hogy a csendes mutációk hogyan befolyásolhatják a fenotípus kimenetelét.