Synonymní substituce - Synonymous substitution

Slova související s „synonymem“ najdete v části Synonymum (disambiguation) .

Synonymní substituce (často nazývá tiché substituce i když ne vždy jsou tiché) je evoluční substituce jedné báze za jinou v exonu jednoho genu , který kóduje protein , tak, že se vyrábí aminokyselinová sekvence se nemění. To je možné, protože genetický kód je „ degenerovaný “, což znamená, že některé aminokyseliny jsou kódovány více než jedním kodonem tří párů bází ; protože některé kodony pro danou aminokyselinu se liší pouze jedním párem bází od ostatních kódujících stejnou aminokyselinu, bude výsledkem mutace, která nahradí „normální“ bázi jednou z alternativ, začlenění stejné aminokyseliny do rostoucí řetězec polypeptidu při translaci genu. Synonymní substituce a mutace ovlivňující nekódující DNA jsou často považovány za tiché mutace ; ne vždy však mutace mlčí.

Synonymní mutace může ovlivnit transkripci , sestřih , transport mRNA a translaci , přičemž kterýkoli z nich může změnit výsledný fenotyp , což způsobí , že synonymní mutace bude tichá. Substrátová specificita na tRNA na vzácné kodonu může mít vliv na časování překladu a následně ko-translační sbalení proteinu . To se odráží v předpojatosti využití kodonů, která je pozorována u mnoha druhů . A nesynonymní substituce vede ke změně aminokyseliny, které mohou být libovolně dále klasifikovány jako konzervativní (změna aminokyseliny s podobnými fyzikálně-chemických vlastností ), semi-konzervativní (např negativně na pozitivně nabité aminokyseliny), nebo radikál (diametrálně odlišná amino kyselina).

Degenerace genetického kódu

Translace proteinů zahrnuje sadu dvaceti aminokyselin . Každá z těchto aminokyselin je kódována sekvencí tří párů bází DNA nazývaných kodon . Protože existuje 64 možných kodonů, ale pouze 20–22 kódovaných aminokyselin (v přírodě) a stop signál (tj. Až tři kodony, které nekódují žádnou aminokyselinu a jsou známé jako stop kodony , což naznačuje, že by se měla translace zastavit) některé aminokyseliny jsou kódovány 2, 3, 4 nebo 6 různými kodony. Například kodony TTT a TTC kódují aminokyselinu fenylalanin . Toto je často označováno jako nadbytečnost genetického kódu . Existují dva mechanismy redundance: několik různých přenosových RNA může dodávat stejnou aminokyselinu, nebo jedna tRNA může mít nestandardní vlnitou bázi v poloze tři antikodonu, který rozpoznává více než jednu bázi v kodonu.

Ve výše uvedeném příkladu fenylalaninu předpokládejme, že báze v poloze 3 kodonu TTT byla nahrazena C, přičemž kodon zůstal TTC. Aminokyselina v této poloze v proteinu zůstane fenylalaninem. Substituce je tedy synonymem.

Vývoj

Když dojde k synonymní nebo tiché mutaci , často se předpokládá, že změna je neutrální , což znamená, že neovlivňuje způsobilost jedince nesoucího nový gen přežít a reprodukovat se.

Synonymní změny nemusí být neutrální, protože některé kodony jsou překládány efektivněji (rychleji a/nebo přesněji) než jiné. Například když byla zavedena hrstka synonymních změn v genu alkohol dehydrogenázy ovocných mušek, změnou několika kodonů na suboptimální synonyma, produkce kódovaného enzymu byla snížena a dospělé mouchy vykazovaly nižší toleranci vůči ethanolu. Mnoho organismů, od bakterií po zvířata, vykazuje zkreslené používání určitých synonymních kodonů. Takové zkreslení využití kodonů může nastat z různých důvodů, některé selektivní a některé neutrální. U Saccharomyces cerevisiae bylo ukázáno, že použití synonymních kodonů ovlivňuje stabilitu skládání mRNA , přičemž mRNA kódující odlišnou sekundární strukturu proteinu dává přednost různým kodonům.

Dalším důvodem, proč synonymní změny nejsou vždy neutrální, je skutečnost, že sekvence exonů v blízkosti hranic exon-intron fungují jako signály sestřihu RNA . Když je sestřihový signál zničen synonymní mutací, exon se v konečném proteinu neobjeví. Výsledkem je zkrácený protein. Jedna studie zjistila, že asi čtvrtina synonymních variací ovlivňujících exon 12 genu pro regulátor transmembránové vodivosti cystické fibrózy má za následek přeskočení tohoto exonu.

Viz také

Reference