جهش‌های محل اتصال (Splice-Site Mutations)

جهش‌های محل اتصال، سیگنال‌هایی را که حذف اینترون‌ها و اتصال اگزون‌ها را در طی پردازش RNA پیام‌رسان اولیه هدایت می‌کنند، مختل می‌کنند. این جهش‌ها با تغییر یک محل دهنده یا پذیرنده اتصال، یا ایجاد یا فعال‌سازی یک محل پنهان (cryptic site)، می‌توانند باعث حذف اگزون (exon skipping)، حفظ اینترون (intron retention)، یا استفاده از یک مرز غیرعادی شوند که رونویس بالغ و پروتئین حاصل را تغییر می‌دهد، حتی اگر توالی کدکننده خود دست‌نخورده به نظر برسد.

Definition

جهش محل اتصال، تغییری در توالی است که سیگنال‌های کنترل‌کننده پیرایش پیش‌ساز mRNA را مختل می‌کند — معمولاً داینوکلئوتیدهای حفظ‌شده در مرزهای اینترون-اگزون (پذیرنده) یا اگزون-اینترون (دهنده)، یا محل‌های تنظیمی و پنهان نزدیک — که منجر به پیرایش غیرعادی مانند حذف اگزون، حفظ اینترون، یا استفاده از یک مرز جایگزین می‌شود.

Scope

این موضوع تغییرات توالی را پوشش می‌دهد که بر پیرایش RNA تأثیر می‌گذارند: واریانت‌ها در محل‌های دهنده و پذیرنده اتصال حفظ‌شده، تغییرات در سیگنال‌های پیرایش اطراف و نقطه انشعاب، و واریانت‌هایی که محل‌های اتصال پنهان را ایجاد یا فعال می‌کنند. این موضوع به پیامدهای رونویس بالغ و چالش‌های پیش‌بینی و تأیید اثرات پیرایش می‌پردازد. این یک مدخل مرجع در مورد مکانیسم است، نه راهنمای مدیریت بالینی.

Key concepts

• محل‌های دهنده (5') و پذیرنده (3') اتصال
• داینوکلئوتیدهای کانونی GT-AG
• نقطه انشعاب و ناحیه پلی‌پیریمیدین
• حذف اگزون (Exon skipping)
• حفظ اینترون (Intron retention)
• فعال‌سازی محل اتصال پنهان (Cryptic splice-site activation)
• تقویت‌کننده‌ها و خاموش‌کننده‌های پیرایش
• تأیید اثرات پیرایش در سطح RNA

Mechanisms

پیرایش، اینترون‌ها را حذف کرده و اگزون‌ها را تحت هدایت پیرایش‌گر (spliceosome) و با راهنمایی سیگنال‌های توالی حفظ‌شده به هم متصل می‌کند: محل دهنده 5' (معمولاً با GT شروع می‌شود)، محل پذیرنده 3' (معمولاً با AG پایان می‌یابد)، نقطه انشعاب، و ناحیه پلی‌پیریمیدین، به علاوه عناصر تقویت‌کننده و خاموش‌کننده کمکی. یک واریانت در این سیگنال‌ها می‌تواند شناسایی یک محل را از بین ببرد و باعث شود پیرایش‌گر یک اگزون را رد کند یا یک اینترون را حفظ کند، یا می‌تواند یک محل پنهان را ایجاد یا تقویت کند که به جای محل طبیعی استفاده می‌شود. رونویس حاصل ممکن است دارای چارچوب خواندن تغییریافته و یک توقف زودرس باشد، ممکن است باقی‌مانده‌هایی را در چارچوب حذف یا اضافه کند، یا ممکن است تخریب شود؛ نتیجه دقیق اغلب با پیش‌بینی ساده متفاوت است، بنابراین اثرات پیرایش اغلب در سطح RNA تأیید می‌شوند (Scotti & Swanson, 2015; Sibley et al., 2016).

Clinical relevance

واریانت‌های پیرایش یک علت مهم و گاهی اوقات کمتر شناخته‌شده بیماری‌های ژنتیکی هستند، از جمله تغییرات خارج از داینوکلئوتیدهای کانونی و عمیق در اینترون‌ها که با تحلیل متمرکز بر توالی کدکننده به راحتی نادیده گرفته می‌شوند. از آنجا که پیش‌بینی اثر پیرایش با روش‌های محاسباتی (in silico) ناقص است، ارزیابی عملکردی رونویس اغلب برای روشن شدن اهمیت آن استفاده می‌شود. این موضوع نحوه عملکرد و ارزیابی این واریانت‌ها را توضیح می‌دهد و مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های تشخیصی یا درمانی فردی نیست.

Evidence & guidelines

چارچوب ACMG/AMP (Richards et al., 2015) به چگونگی کمک اثرات پیش‌بینی‌شده و اثبات‌شده پیرایش به طبقه‌بندی واریانت‌ها می‌پردازد، و نام‌گذاری HGVS (den Dunnen et al., 2016) قراردادهایی را برای توصیف واریانت‌ها در سطح DNA و، در صورت لزوم، در سطح RNA ارائه می‌دهد.

Debates

تا چه حد می‌توان تأثیر پیرایش را از توالی به طور قابل اعتماد پیش‌بینی کرد؟

واریانت‌ها در داینوکلئوتیدهای کانونی اتصال معمولاً مخرب هستند، اما پیش‌بینی اثر تغییرات در سیگنال‌های پیرایش گسترده‌تر، مناطق عمیق اینترون، و محل‌های پنهان بالقوه دشوارتر است؛ مطالعات عملکردی RNA اغلب برای تأیید اینکه آیا و چگونه پیرایش تغییر کرده است، مورد نیاز است.

Seminal works

• scotti-2015
• sibley-2016

Frequently asked questions

آیا یک واریانت می‌تواند بر پیرایش تأثیر بگذارد بدون اینکه توالی کدکننده پروتئین را تغییر دهد؟

بله. واریانت‌ها در اینترون‌ها، در سیگنال‌های محل اتصال، یا در عناصر تنظیمی می‌توانند نحوه اتصال اگزون‌ها را تغییر دهند و بنابراین رونویس بالغ و پروتئین را تغییر دهند، حتی زمانی که خارج از توالی کدکننده قرار دارند یا هم‌معنی به نظر می‌رسند.

چرا گاهی اوقات آزمایش RNA برای واریانت‌های محل اتصال انجام می‌شود؟

از آنجا که ابزارهای محاسباتی تأثیر پیرایش را به طور ناقص پیش‌بینی می‌کنند، بررسی رونویس واقعی (به عنوان مثال با توالی‌یابی RNA یا آزمایش‌های رونویسی معکوس) می‌تواند تأیید کند که آیا یک اگزون حذف شده است، یک اینترون حفظ شده است، یا یک محل پنهان استفاده شده است.