Mutazione silenziosa

Le mutazioni silenziose sono state impiegate come strategia sperimentale e possono avere implicazioni cliniche.

Steffen Mueller della Stony Brook University ha progettato un vaccino vivo per la polio in cui il virus è stato ingegnerizzato per avere codoni sinonimi che sostituiscono quelli naturali nel genoma. Come risultato, il virus era ancora in grado di infettare e riprodursi, anche se più lentamente. I topi che sono stati vaccinati con questo vaccino hanno mostrato resistenza contro il ceppo naturale della polio.

Negli esperimenti di clonazione molecolare, può essere utile introdurre mutazioni silenti in un gene di interesse per creare o rimuovere siti di riconoscimento per gli enzimi di restrizione.

I disturbi mentali possono essere causati da mutazioni silenti. Una mutazione silente fa sì che il gene D2 del recettore della dopamina sia meno stabile e si degradi più velocemente, sottoesprimendo il gene.

Una mutazione silente nel gene della resistenza multidroga 1 (MDR1), che codifica per una pompa di membrana cellulare che espelle i farmaci dalla cellula, può rallentare la traduzione in una posizione specifica per permettere alla catena peptidica di piegarsi in una conformazione insolita. Quindi, la pompa mutante è meno funzionale.

Le deviazioni dalla sensibilità media al dolore sono causate sia da una mutazione da ATG a GTG (non sinonima), sia da una mutazione da CAT a CAC (sinonima). Queste due mutazioni sono entrambe condivise dal gene della sensibilità al dolore bassa e alta. La sensibilità al dolore basso ha un’ulteriore mutazione silenziosa da CTC a CTG, mentre la sensibilità al dolore alto non ce l’ha e condivide la sequenza CTC in questa posizione con la sensibilità al dolore media.

Multi-Gene di resistenza ai farmaci 1Modifica

Circa il 99,8% dei geni che subiscono mutazioni sono considerati silenziosi perché il cambiamento del nucleotide non cambia l’amminoacido tradotto. Anche se si suppone che le mutazioni silenziose non abbiano un effetto sul risultato fenotipico, alcune mutazioni dimostrano il contrario, come il Multi-Drug Resistance Gene 1. MDR1 codifica per la P-glicoproteina che aiuta a liberarsi dei farmaci nel corpo. Si trova nell’intestino, nel fegato, nel pancreas e nel cervello. L’MDR 1 si trova negli stessi posti in cui si trova il CYP3A4, che è un enzima che aiuta a liberarsi delle tossine o dei farmaci dal fegato e dall’intestino. Le mutazioni silenziose come MDR 1 esprimono un cambiamento nella risposta fenotipica. Uno studio fatto sui topi ha mostrato che quando non avevano abbastanza del gene MDR 1, il loro corpo non riconosceva il farmaco ivermectina o ciclosporina, portando alla creazione di tossine nel loro corpo.

MRD1 ha oltre cinquanta polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) che sono cambiamenti nella sequenza di basi nucleotidiche. In MDR1 l’esone 26 del gene che rappresenta 3535C può mutare in 3535T che poi cambia l’RNA di trasferimento in uno che non è spesso come si vede, portando a cambiamenti nel risultato durante la traduzione. Questo è un esempio di come alcune mutazioni silenziose non sono sempre silenziose. I geni di resistenza multi-farmaco all’esone 26 C3435T, all’esone 21 G2677T/A e all’esone 12 C1236T sono stati studiati per avere SNP che si verificano allo stesso tempo, facendo quindi cambiare la “funzione” fenotipica. Questo suggerisce una dipendenza aplotipica tra l’esone 26 e altri esoni che hanno polimorfismi. Per esempio, efavirenz e nelfinavir sono due tipi di farmaci che aiutano a ridurre l’infezione da HIV nel corpo di una persona. Quando lo SNP dell’esone 26 è accoppiato con altri esoni SNP, i farmaci hanno una minore possibilità di mantenere l’infezione da HIV. Anche se, quando i nucleotidi TT nell’esone 26 sono espressi, il paziente ha una minore concentrazione del virus, ma quando il genotipo si trasforma in CC o CT, l’infezione è in grado di diffondersi normalmente lasciando il gene MDR 1 quasi indifeso. Questi cambiamenti nelle basi dell’esone 26 per MDR 1 mostrano una correlazione tra le mutazioni del gene MDR 1 e la capacità dei farmaci antiretrovirali di sopprimere l’infezione da HIV.

L’esone 26 è stato anche studiato per capire se è dipendente dall’aplotipo o meno. La presenza dello SNP dell’esone 26 cambia le funzioni fenotipiche quando è accoppiato con la presenza di mutazioni degli esoni 12 e 21. Ma quando agisce da solo, non influenza il risultato fenotipico così fortemente. Un esempio della dipendenza dell’aplotipo dell’esone 26 si vede quando si guarda alla chemioterapia. Poiché MDR 1 rimuove i farmaci dalle nostre cellule, sono stati usati degli inibitori per bloccare la capacità di MRD 1 di rimuovere i farmaci, lasciando così che farmaci benefici come la chemioterapia e gli immunosoppressori aiutino il corpo a guarire in modo più efficiente. MDR1 ha diverse proteine che aiutano ad esiliare questi farmaci specifici dalle cellule tumorali. Verapamil e ciclosporina A sono inibitori comuni per MDR 1. Sfortunatamente, quando C3435T è mutato con una mutazione dell’esone 12 o dell’esone 21 (o se tutte e tre le mutazioni avvengono contemporaneamente creando un aplotipo), gli inibitori hanno meno probabilità di indebolire la funzione di MDR1. I geni mutati silenziosi multipli tendono ad essere più resistenti contro questi inibitori.

Guardando a livello molecolare, la ragione per cui C3435T nell’esone 26 del gene MDR 1 non è silenzioso è a causa del ritmo con cui gli aminoacidi vengono tradotti in proteine. Le strutture secondarie dell’mRNA possono ripiegarsi, il che significa che diversi codoni corrispondono a diversi ripiegamenti dell’mRNA. Per esempio, quando l’esone 26 cambia ATC in ATT entrambi i codoni producono lo stesso aminoacido, ma ATC è visto più spesso del codone di mutazione. Di conseguenza, la quantità di tempo che il ribosoma impiega per produrre la sua conferma proteica viene modificata. Questo porta ad una struttura proteica diversa dalla forma usuale della proteina che porta a diverse funzioni della proteina.

Altra ragione dietro la “mutazione silenziosa” di MDR1 si verifica nell’RNA messaggero. Nell’mRNA, i codoni funzionano anche come esonatori di splicing. I codoni decidono quando tagliare gli introni in base al codone che stanno leggendo nell’mRNA. I codoni mutati hanno un rischio maggiore di commettere un errore nello splicing degli introni fuori dalla sequenza di mRNA, portando alla produzione di esoni sbagliati. Pertanto, apportando un cambiamento all’RNA messaggero maturo. Le mutazioni nel gene della resistenza ai farmaci 1 mostrano come le mutazioni silenziose possono avere un effetto sul risultato del fenotipo.