Точечные мутации и миссенс-варианты

Точечная мутация — это изменение, затрагивающее один нуклеотид, чаще всего замена одного основания другим. Когда такая замена происходит в белок-кодирующей области, она может оставить аминокислоту неизменной (синонимичная), изменить ее (миссенс) или создать стоп-кодон (нонсенс); миссенс-вариант, при котором одна аминокислота заменяется другой, является одним из наиболее распространенных и наиболее сложных для интерпретации типов изменений, связанных с заболеваниями.

Definition

Точечная мутация — это изменение одного нуклеотида в последовательности ДНК; миссенс-вариант — это точечная мутация в кодирующей области, которая изменяет один кодон на кодон, кодирующий другую аминокислоту, изменяя белковый продукт.

Scope

Эта тема охватывает одноосновные замены в кодирующей последовательности и то, как их последствия классифицируются на уровне белка: синонимичные, миссенс- и нонсенс-результаты, с акцентом на миссенс-вариант. В ней рассматривается, как прогнозируется функциональное воздействие миссенс-изменений и как варианты оцениваются по клинической значимости, рассматривая их как справочные концепции, а не как рекомендации по лечению. Механизмы нонсенс-мутаций и сдвига рамки считывания подробно описаны в родственной теме.

Key concepts

• Однонуклеотидная замена
• Транзиция против трансверсии
• Синонимичное (молчащее) изменение
• Миссенс (несинонимичное) изменение
• Консервативная против неконсервативной замены
• In silico прогнозирование патогенности (например, SIFT)
• Классификация вариантов (ACMG/AMP)
• Эволюционная консервативность как доказательство

Mechanisms

Точечные мутации чаще всего возникают как замены оснований во время репликации ДНК или в результате невосстановленного повреждения; замены называются транзициями (пурин на пурин или пиримидин на пиримидин) или трансверсиями (пурин на пиримидин или наоборот). В кодирующей последовательности последствия зависят от избыточности генетического кода: синонимичное изменение оставляет аминокислоту неизменной, миссенс-изменение заменяет другую аминокислоту, а нонсенс-изменение вводит преждевременный стоп-кодон. Функциональное воздействие миссенс-замены зависит от таких свойств, как химическое сходство обмениваемых аминокислот и эволюционная консервативность затронутой позиции; вычислительные инструменты, такие как SIFT, используют гомологию последовательностей и консервативность для прогнозирования того, является ли замена толерантной или вредоносной (Kumar et al., 2009; Chun & Fay, 2009).

Clinical relevance

Миссенс-варианты составляют значительную долю вариантов неопределенного значения, встречающихся при клиническом секвенировании, поскольку прогнозирование того, нарушает ли изменение аминокислоты функцию белка, затруднено. Интерпретация основывается на множестве доказательств — популяционной частоте, консервативности, in silico прогнозировании, функциональных данных и сегрегации — объединенных в рамках ACMG/AMP. Эта тема описывает, как такие варианты характеризуются и именуются (HGVS), и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Epidemiology

Однонуклеотидные замены являются наиболее многочисленным классом различий в последовательностях между геномами человека, и значительная часть кодирующих замен, присутствующих у любого человека, предположительно является функционально вредоносной (Chun & Fay, 2009).

Evidence & guidelines

Консенсус ACMG/AMP (Richards et al., 2015) определяет, как взвешиваются вычислительные прогнозы, консервативность, частота и функциональные данные при классификации миссенс- и других вариантов, в то время как номенклатура HGVS (den Dunnen et al., 2016) стандартизирует запись замены.

Debates

Какой вес следует придавать in silico прогнозам?

Компьютерные предикторы патогенности для миссенс-вариантов полезны, но несовершенны и частично коррелируют друг с другом; консенсусные рамки рассматривают их как вспомогательные, а не решающие доказательства и предостерегают от чрезмерной зависимости.

Seminal works

• kumar-2009
• richards-2015

Frequently asked questions

Каждый ли миссенс-вариант вызывает заболевание?

Нет. Многие замены аминокислот толерантны и доброкачественны. Клиническая значимость оценивается в каждом конкретном случае с использованием популяционной частоты, консервативности, компьютерного прогнозирования, функциональных исследований и данных о наследовании, а не только статуса миссенс-мутации.

В чем разница между синонимичным и миссенс-изменением?

Синонимичная (молчащая) замена изменяет кодон, но по-прежнему кодирует ту же аминокислоту, поэтому последовательность белка остается неизменной; миссенс-замена изменяет кодон таким образом, что включается другая аминокислота.