Tyst mutation

Tyst mutationer har använts som en experimentell strategi och kan ha kliniska konsekvenser.

Steffen Mueller vid Stony Brook University utformade ett levande vaccin mot polio där viruset manipulerades så att synonyma kodoner ersatte naturligt förekommande kodoner i genomet. Som ett resultat av detta kunde viruset fortfarande infektera och föröka sig, om än långsammare. Möss som vaccinerades med detta vaccin och uppvisade resistens mot den naturliga poliostammen.

I molekylära kloningsexperiment kan det vara användbart att införa tysta mutationer i en gen av intresse för att skapa eller ta bort igenkänningsställen för restriktionsenzymer.

Mentalstörningar kan orsakas av tysta mutationer. En tyst mutation gör att genen för dopaminreceptorn D2 blir mindre stabil och bryts ned snabbare, vilket leder till att genen underuttrycks.

En tyst mutation i genen för multiresistens 1 (MDR1), som kodar för en cellulär membranpump som driver ut läkemedel från cellen, kan sakta ner translationen på en specifik plats så att peptidkedjan kan böja sig i en ovanlig konformation. Den muterade pumpen är således mindre funktionell.

Avvikelser från genomsnittlig smärtkänslighet orsakas både av en ATG- till GTG-mutation (icke-synonym) och en CAT- till CAC-mutation (synonym). Dessa två mutationer delas båda av genen för låg smärtkänslighet och genen för hög smärtkänslighet. Låg smärtkänslighet har ytterligare en tyst mutation från CTC till CTG, medan hög smärtkänslighet inte har det och delar CTC-sekvensen på denna plats med genomsnittlig smärtkänslighet.

Multi-Drug Resistance Gene 1Edit

Omkring 99,8 % av de gener som genomgår mutationer anses vara tysta eftersom nukleotidförändringen inte ändrar den aminosyra som översätts. Även om tysta mutationer inte antas ha någon effekt på det fenotypiska utfallet bevisar vissa mutationer motsatsen, till exempel Multi-Drug Resistance Gene 1. MDR1 kodar för P-glykoproteinet som hjälper till att göra sig av med läkemedel i kroppen. Den finns i tarmarna, levern, bukspottkörteln och hjärnan. MDR 1 finns på samma ställen som CYP3A4, som är ett enzym som hjälper till att göra sig av med gifter eller läkemedel från levern och tarmarna. Tysta mutationer som MDR 1 uttrycker en förändring i det fenotypiska svaret. En studie som gjordes på möss visade att när de inte hade tillräckligt med MDR 1-genen kände kroppen inte igen ivermectin- eller ciklosporinläkemedlet, vilket ledde till att toxiner skapades i deras kroppar.

MRD1 har över femtio singelnukleotidpolymorfismer (SNP), vilket är förändringar i nukleotidbassekvensen. I MDR1 kan genens exon 26 som representerar 3535C mutera till 3535T vilket då förändrar transfer-RNA:t till ett som inte är så ofta förekommande, vilket leder till förändringar i resultatet under översättningen. Detta är ett exempel på att vissa tysta mutationer inte alltid är tysta. Generna för multiresistens vid exon 26 C3435T, exon 21 G2677T/A och exon 12 C1236T har studerats för att ha SNP:er som uppträder samtidigt, vilket gör att den fenotypiska ”funktionen” förändras. Detta tyder på ett haplotypberoende mellan exon 26 och andra exon som har polymorfismer. Efavirenz och nelfinavir är till exempel två typer av läkemedel som bidrar till att minska hiv-infektionen i en människas kropp. När SNP:n från exon 26 kopplas ihop med andra SNP-exon har läkemedlen en lägre chans att upprätthålla hiv-infektionen. När TT-nukleotiderna i exon 26 uttrycks har patienten visserligen en lägre koncentration av viruset, men när genotypen förvandlas till CC eller CT kan infektionen spridas som vanligt och lämnar MDR 1-genen nästan försvarslös. Dessa förändringar i baserna i exon 26 för MDR 1 visar att det finns ett samband mellan mutationerna i MDR 1-genen och de antiretrovirala läkemedlens förmåga att undertrycka hiv-infektionen.

Exon 26 har också undersökts för att se om den är haplotypsberoende eller inte. Närvaron av SNP i exon 26 förändrar fenotypiska funktioner när den paras ihop med närvaron av mutationer från exon 12 och 21. Men när den verkar ensam påverkar den inte det fenotypiska resultatet lika starkt. Ett exempel på exon 26:s haplotypberoende ses när man tittar på kemoterapi. Eftersom MDR 1 avlägsnar läkemedel från våra celler har hämmare använts för att blockera MRD 1:s förmåga att avlägsna läkemedel, vilket gör att nyttiga läkemedel som kemoterapi och immunosuppressiva medel kan hjälpa kroppen att återhämta sig mer effektivt. MDR1 har olika proteiner som hjälper till att förvisa dessa specifika läkemedel från cancerceller. Verapamil och ciklosporin A är vanliga hämmare för MDR 1. När C3435T är muterad med en mutation från antingen exon 12 eller exon 21 (eller om alla tre mutationer förekommer samtidigt och skapar en haplotyp) är det tyvärr mindre troligt att hämmarna försvagar MDR1:s funktion. Flera tyst muterade gener tenderar att vara mer motståndskraftiga mot dessa hämmare.

Om man tittar på molekylär nivå beror anledningen till att C3435T i exon 26 i MDR 1 genen inte är tyst på att aminosyrorna översätts till proteiner i den takt som de översätts. mRNA:s sekundärstrukturer kan veckas, vilket innebär att olika kodoner motsvarar olika veckningar av mRNA. När exon 26 till exempel ändrar ATC till ATT producerar båda kodonerna samma aminosyra, men ATC ses oftare än mutationskodonet. Som en följd av detta ändras den tid det tar för ribosomen att producera sin proteinbekräftelse. Detta leder till en proteinstruktur som skiljer sig från proteinets vanliga form, vilket leder till olika funktioner hos proteinet.

Andra orsaker bakom MDR1:s ”tysta mutation” förekommer i messenger RNA. I mRNA fungerar kodoner också som exonsplicingförstärkare. Kodoner bestämmer när de ska klippa ut introner baserat på den kodon den läser i mRNA. De muterade kodonerna löper större risk att göra ett misstag när de skarvar introner ur mRNA-sekvensen, vilket leder till att fel exoner produceras. Därför görs en förändring av det mogna messenger-RNA:t. Mutationer i Multi-Drug Resistance Gene 1 visar hur tysta mutationer kan ha en effekt på utfallet av fenotypen.