Ugrás a tartalomhoz

Molekuláris diagnosztika

Dr. Balogh István, Dr. Kappelmayer János, Dr. Tőzsér József (2011)

Debreceni Egyetem

4. fejezet - 4. Speciális mutációkövetkezmények

4. fejezet - 4. Speciális mutációkövetkezmények

Tartalom

A genetikai kód 64 tripletjéből 3 is stop kodont kódol, a TAA, a TAG, és a TGA. A stop kodont eredményező pontmutációk nem ritkák, az összes pontmutáció hatodát teszik ki. A megrövidült fehérjék a sejt számára nagyon veszélyesek. Nem csak az a probléma, hogy a sejt az erőforrásait szükségtelenül pazarolja működésképtelen proteinek szintézisére, hanem az is, hogy a mutáns fehérjék hajlamosak aggregálódni, ami végső soron mérgező lehet. A sejt többszintű védekező mechanizmussal rendelkezik a potenciálisan káros trunkált, korai terminációt hordozó mRNS-ből képződött fehérjék semlegesítésére. Ezen mechanizmusok egyike a nonsense mutáció által mediált mRNS lebontás (nonsense-mediated mRNA decay, NMD), melynek feladata, hogy már mRNS szinten megakadályozza a mutáció hatását, ne engedje a megrövidült fehérjét megszintetizálódni. Az érett mRNS az exonok kapcsolódási pontjain fehérje komplexet tartalmaz (EKK, exon kapcsolódási komplex, EJC, exon junction complex). Ahogy a riboszóma halad a mRNS-en, úgy távolítja el az EKK-ket. Ha korai stop kodont tartalmaz az mRNS, úgy nem az összes EKK kerül eltávolításra, mielőtt a riboszóma leválik az mRNS-ről, így a rajtamaradt EKK, mint jelzés, beindítja az NMD mechanizmusát (4.1. ábra). Az NMD nem tökéletes hatékonyságú, amennyiben a korai stop kodon az utolsó exonban van, vagy túl közel az EKK-hoz.

4.1. ábra - 4.1. ábra. A nonszensz-mediálta mRNS lebomlás (NMD, nonsese mediated mRNA decay).

4.1. ábra. A nonszensz-mediálta mRNS lebomlás (NMD, nonsese mediated mRNA decay).

Fentiekből látszik, hogy az adott - betegben talált - molekuláris genetikai eltérés patogenitásának vizsgálata illetve igazolása több szinten is elképzelhető. Amennyiben az eltérés ismert, szakirodalomban szerepel, mint patogén mutáció, úgy elfogadható. Más a helyzet az új, potenciálisan kóroki tényezők esetén. Amennyiben a mutáció korai stop kodont hoz létre, akár pontmutációként, akár olvasási keret eltolódást követően, a bizonyítás szintén nem igényel experimentális munkát. Sokkal nehezebb a helyzet a leggyakoribb mutációk esetén, melyek az aminosav cserék. Itt a fenti kísérletes rendszereken túl, a mutáció fizikai-kémiai következménye (aminosav polaritás, oldallánc, méret, stb.) is gyakran vizsgálat tárgya, valamint természetesen a mutáció együttes szegregációja a betegséggel generációkon át is fontos szempont lehet. Mindezekből látható, hogy ahhoz, hogy egy mutációt patogénnek lehessen minősíteni, alapvető változást eredményezzen a fehérje szerkezetében és/vagy mennyiségében. Azonban lehetséges, hogy nem kell aminosav cserével járni egy kódoló régiót okozó mutációnak ahhoz, hogy potenciálisan káros hatású legyen. A csendes mutáció olyan genetikai eltérés, amely eredményeképp a triplet által kódolt aminosav nem változik meg, ezért gyakran szinonim mutációnak is nevezik. Az ilyen eltérések esetében fenotípusos hatás nem várt. Néhány esetben viszont, ha az ilyen mutáció funkcionálisan fontos elemet érint, előfordulhat a splicing zavara.

A 4.2. ábrán egy olyan csendes mutáció lehetséges hatását látjuk, amely esetében egy másik ok, a transzlációs kinetika megváltozása miatt változik meg a mutáns fehérje konformációja. A P-glikoproteint kódoló MDR1 génben írták le a c.3435 C>T csendes mutációt a 26. exonban. A kódolt 1145. izoleucin a fehérjében nem változik, de kis mértékben változik mégis a P-glikoprotein aktivitási profilja. Ez a változás valószínűleg annak köszönhető, hogy a mutáció által létrejött kodon más tRNS-t igényel, amelynek sejten belüli hozzáférhetősége limitált. Ezáltal a transzláció kinetikája megváltozik. A fenti példa tovább bonyolítja a potenciálisan patogén egy nukleotidot érintő mutációk egyébként is összetett kérdéskörét, hiszen ezen eltérés leírása előtt a csendes mutáció ártalmatlansága nem volt megkérdőjelezhető. Arról azonban, hogy ez a hatás előfordul-e más esetben is, adatok még nem állnak rendelkezésre.

4.2. ábra - 4.2. ábra. Patogén csendes mutáció

4.2. ábra. Patogén csendes mutáció

Mint az a korábbiakban látható volt, a genetikai kód hárombetűs és négy lehetőség van minden pozícióra a kodonon belül, ezáltal elvileg 64 lehetséges kodon alakítható ki, ami bőven elegendő a 20 aminosav kódolására. A kodon harmadik nukleotidja gyakran lötyög, ami azt jelenti, hogy bármely nukleotid is fogalja el, az eredmény ugyanaz az aminosav lesz. A 4.3(13). ábrán a piros számok az adott kodon használati gyakoriságát jelzik. Ez elsősorban attól függ, hogy az adott tripletből mennyi intracelluláris tRNS áll rendelkezésre. A ritka kodonok használata elméletileg érintheti a transzláció hatékonyságát, amit alacsonyabb rendű szervezetekben már leírtak. Ami a fenti, potenciális patogén humán példát illeti, a c.3435 C>T csendes mutáció a 26. exonban nem okoz aminosav cserét, a kódolt 1145. izoleucin a fehérjében nem változik, de a fehérje aktivitási profilja kis mértékben mégis megváltozik. Ez a változás valószínűleg annak köszönhető, hogy a mutáció által létrejött kodon más tRNS-t igényel, amelynek sejten belüli hozzáférhetősége limitált. Ezáltal a transzláció kinetikája megváltozik, aminek következménye a némileg módosult konformáció.

4.3. ábra - 4.3. ábra. Az ember kodon használati gyakorisága

4.3. ábra. Az ember kodon használati gyakorisága