Spleißstellen-Mutationen

Spleißstellen-Mutationen stören die Signale, die die Entfernung von Introns und das Zusammenfügen von Exons während der prä-mRNA-Prozessierung steuern. Durch die Veränderung einer Spleiß-Donor- oder Akzeptorstelle oder die Schaffung oder Aktivierung einer kryptischen Stelle können sie Exon-Skipping, Intron-Retention oder die Verwendung einer aberranten Grenze verursachen, wodurch das reife Transkript und das resultierende Protein verändert werden, auch wenn die kodierende Sequenz selbst intakt erscheinen mag.

Definition

Eine Spleißstellen-Mutation ist eine Sequenzänderung, die die Signale stört, die das prä-mRNA-Spleißen steuern – typischerweise die konservierten Dinukleotide an den Intron-Exon- (Akzeptor) oder Exon-Intron- (Donor) Grenzen oder nahegelegene regulatorische und kryptische Stellen – was zu aberrantem Spleißen wie Exon-Skipping, Intron-Retention oder der Verwendung einer alternativen Grenze führt.

Scope

Dieses Thema behandelt Sequenzänderungen, die das RNA-Spleißen beeinflussen: Varianten an den konservierten Spleiß-Donor- und Akzeptorstellen, Änderungen in den umgebenden Spleißsignalen und dem Verzweigungspunkt sowie Varianten, die kryptische Spleißstellen erzeugen oder aktivieren. Es befasst sich mit den Konsequenzen für das reife Transkript und den Herausforderungen bei der Vorhersage und Bestätigung von Spleißeffekten. Es handelt sich um einen Referenzeintrag zum Mechanismus, nicht um eine Anleitung zum klinischen Management.

Key concepts

• Spleiß-Donor- (5') und Akzeptor- (3') Stellen
• Kanonische GT-AG-Dinukleotide
• Verzweigungspunkt und Polypyrimidin-Trakt
• Exon-Skipping
• Intron-Retention
• Aktivierung kryptischer Spleißstellen
• Spleiß-Enhancer und -Silencer
• RNA-basierte Bestätigung von Spleißeffekten

Mechanisms

Das Spleißen entfernt Introns und ligiert Exons unter der Leitung des Spleißosoms, gesteuert durch konservierte Sequenzsignale: die 5'-Donorstelle (beginnt in der Regel mit GT), die 3'-Akzeptorstelle (endet in der Regel mit AG), den Verzweigungspunkt und den Polypyrimidin-Trakt, sowie zusätzliche Enhancer- und Silencer-Elemente. Eine Variante in diesen Signalen kann die Erkennung einer Stelle aufheben, wodurch das Spleißosom ein Exon überspringt oder ein Intron beibehält, oder eine kryptische Stelle erzeugen oder verstärken, die anstelle der normalen verwendet wird. Das resultierende Transkript kann einen veränderten Leserahmen und einen vorzeitigen Stopp aufweisen, Reste im Rahmen löschen oder hinzufügen oder abgebaut werden; das genaue Ergebnis weicht oft von der naiven Vorhersage ab, sodass Spleißeffekte häufig auf RNA-Ebene bestätigt werden (Scotti & Swanson, 2015; Sibley et al., 2016).

Clinical relevance

Spleißvarianten sind eine wichtige und manchmal unterschätzte Ursache genetischer Erkrankungen, einschließlich Veränderungen außerhalb der kanonischen Dinukleotide und tief in Introns, die bei kodierungsfokussierten Analysen leicht übersehen werden können. Da die In-silico-Vorhersage des Spleißeinflusses unvollkommen ist, wird häufig eine funktionelle Bewertung des Transkripts verwendet, um die Signifikanz zu klären. Dieses Thema beschreibt, wie solche Varianten wirken und bewertet werden, und ist keine Grundlage für individuelle diagnostische oder Behandlungsentscheidungen.

Evidence & guidelines

Der ACMG/AMP-Rahmen (Richards et al., 2015) behandelt, wie vorhergesagte und nachgewiesene Spleißeffekte zur Variantenklassifizierung beitragen, und die HGVS-Nomenklatur (den Dunnen et al., 2016) bietet Konventionen zur Beschreibung von Varianten auf DNA- und, wo etabliert, RNA-Ebene.

Debates

Wie zuverlässig lässt sich der Spleißeinfluss aus der Sequenz vorhersagen?

Varianten an den kanonischen Spleiß-Dinukleotiden sind in der Regel störend, aber die Auswirkung von Veränderungen in den breiteren Spleißsignalen, tief-intronischen Regionen und potenziellen kryptischen Stellen ist schwerer vorherzusagen; funktionelle RNA-Studien sind oft erforderlich, um zu bestätigen, ob und wie das Spleißen verändert ist.

Seminal works

• scotti-2015
• sibley-2016

Frequently asked questions

Kann eine Variante das Spleißen beeinflussen, ohne die proteinkodierende Sequenz zu verändern?

Ja. Varianten in Introns, an Spleißstellensignalen oder in regulatorischen Elementen können die Art und Weise verändern, wie Exons verbunden werden, und somit das reife Transkript und Protein verändern, selbst wenn sie außerhalb der kodierenden Sequenz liegen oder synonym erscheinen.

Warum wird bei Spleißstellen-Varianten manchmal ein RNA-Test durchgeführt?

Da computergestützte Tools den Spleißeinfluss unvollkommen vorhersagen, kann die Untersuchung des tatsächlichen Transkripts (z. B. durch RNA-Sequenzierung oder Reverse-Transkriptions-Assays) bestätigen, ob ein Exon übersprungen, ein Intron beibehalten oder eine kryptische Stelle verwendet wird.