Mutaciones en el sitio de empalme

Las mutaciones en el sitio de empalme alteran las señales que dirigen la eliminación de intrones y la unión de exones durante el procesamiento del ARN pre-mensajero. Al alterar un sitio donante o aceptor de empalme, o al crear o activar un sitio críptico, pueden causar el salto de exones, la retención de intrones o el uso de un límite aberrante, lo que cambia el transcrito maduro y la proteína resultante, aunque la secuencia codificante en sí misma pueda parecer intacta.

Definition

Una mutación en el sitio de empalme es un cambio de secuencia que altera las señales que controlan el empalme del pre-ARNm —típicamente los dinucleótidos conservados en los límites intrón-exón (aceptor) o exón-intrón (donante), o sitios reguladores y crípticos cercanos— lo que lleva a un empalme aberrante como el salto de exones, la retención de intrones o el uso de un límite alternativo.

Scope

Este tema abarca los cambios de secuencia que afectan el empalme del ARN: variantes en los sitios donantes y aceptores de empalme conservados, cambios en las señales de empalme circundantes y el punto de ramificación, y variantes que crean o activan sitios de empalme crípticos. Aborda las consecuencias para el transcrito maduro y los desafíos de predecir y confirmar los efectos del empalme. Es una entrada de referencia sobre el mecanismo, no una guía de manejo clínico.

Key concepts

• Sitios donantes (5') y aceptores (3') de empalme
• Dinucleótidos canónicos GT-AG
• Punto de ramificación y tracto de polipirimidinas
• Salto de exones
• Retención de intrones
• Activación de sitios de empalme crípticos
• Potenciadores y silenciadores de empalme
• Confirmación a nivel de ARN de los efectos del empalme

Mechanisms

El empalme elimina intrones y liga exones bajo la dirección del espliceosoma, guiado por señales de secuencia conservadas: el sitio donante 5' (generalmente comenzando GT), el sitio aceptor 3' (generalmente terminando AG), el punto de ramificación y el tracto de polipirimidinas, además de elementos auxiliares potenciadores y silenciadores. Una variante en estas señales puede abolir el reconocimiento de un sitio, haciendo que el espliceosoma salte un exón o retenga un intrón, o puede crear o fortalecer un sitio críptico que se utiliza en lugar del normal. El transcrito resultante puede llevar un marco de lectura alterado y una parada prematura, puede eliminar o añadir residuos en el marco, o puede ser degradado; el resultado preciso a menudo difiere de la predicción ingenua, por lo que los efectos del empalme se confirman con frecuencia a nivel de ARN (Scotti & Swanson, 2015; Sibley et al., 2016).

Clinical relevance

Las variantes de empalme son una causa importante y a veces subestimada de enfermedad genética, incluyendo cambios fuera de los dinucleótidos canónicos y en lo profundo de los intrones que son fáciles de pasar por alto con un análisis centrado en la codificación. Debido a que la predicción in silico del impacto del empalme es imperfecta, la evaluación funcional del transcrito se utiliza a menudo para aclarar la significación. Este tema describe cómo actúan y se evalúan dichas variantes y no es una base para decisiones individuales de diagnóstico o tratamiento.

Evidence & guidelines

El marco ACMG/AMP (Richards et al., 2015) aborda cómo los efectos de empalme predichos y demostrados contribuyen a la clasificación de variantes, y la nomenclatura HGVS (den Dunnen et al., 2016) proporciona convenciones para describir variantes a nivel de ADN y, cuando se establece, a nivel de ARN.

Debates

¿Con qué fiabilidad se puede predecir el impacto del empalme a partir de la secuencia?

Las variantes en los dinucleótidos de empalme canónicos suelen ser disruptivas, pero el efecto de los cambios en las señales de empalme más amplias, las regiones intrónicas profundas y los posibles sitios crípticos es más difícil de predecir; a menudo se necesitan estudios funcionales de ARN para confirmar si el empalme se altera y cómo.

Seminal works

• scotti-2015
• sibley-2016

Frequently asked questions

¿Puede una variante afectar el empalme sin cambiar la secuencia codificante de proteínas?

Sí. Las variantes en intrones, en las señales del sitio de empalme o en elementos reguladores pueden alterar cómo se unen los exones y, por lo tanto, cambiar el transcrito maduro y la proteína, incluso cuando se encuentran fuera de la secuencia codificante o parecen sinónimas.

¿Por qué a veces se realizan pruebas de ARN para variantes en el sitio de empalme?

Debido a que las herramientas computacionales predicen el impacto del empalme de manera imperfecta, examinar el transcrito real (por ejemplo, mediante secuenciación de ARN o ensayos de transcripción inversa) puede confirmar si un exón se salta, un intrón se retiene o se utiliza un sitio críptico.