Мутации сайтов сплайсинга

Мутации сайтов сплайсинга нарушают сигналы, которые направляют удаление интронов и соединение экзонов во время процессинга пре-матричной РНК. Изменяя донорный или акцепторный сайт сплайсинга, или создавая/активируя криптический сайт, они могут вызывать пропуск экзона, задержку интрона или использование аберрантной границы, изменяя зрелый транскрипт и результирующий белок, даже если сама кодирующая последовательность может выглядеть неповрежденной.

Definition

Мутация сайта сплайсинга — это изменение последовательности, которое нарушает сигналы, контролирующие сплайсинг пре-мРНК — обычно консервативные динуклеотиды на границах интрон-экзон (акцепторный) или экзон-интрон (донорный), или близлежащие регуляторные и криптические сайты — что приводит к аберрантному сплайсингу, такому как пропуск экзона, задержка интрона или использование альтернативной границы.

Scope

Эта тема охватывает изменения последовательности, которые влияют на сплайсинг РНК: варианты в консервативных донорных и акцепторных сайтах сплайсинга, изменения в окружающих сигналах сплайсинга и точке ветвления, а также варианты, которые создают или активируют криптические сайты сплайсинга. В ней рассматриваются последствия для зрелого транскрипта и проблемы прогнозирования и подтверждения эффектов сплайсинга. Это справочная статья о механизме, а не руководство по клиническому ведению.

Key concepts

• Донорный (5') и акцепторный (3') сайты сплайсинга
• Канонические динуклеотиды GT-AG
• Точка ветвления и полипиримидиновый тракт
• Пропуск экзона
• Задержка интрона
• Активация криптического сайта сплайсинга
• Энхансеры и сайленсеры сплайсинга
• Подтверждение эффектов сплайсинга на уровне РНК

Mechanisms

Сплайсинг удаляет интроны и лигирует экзоны под руководством сплайсосомы, направляемой консервативными сигналами последовательности: 5'-донорным сайтом (обычно начинающимся с GT), 3'-акцепторным сайтом (обычно заканчивающимся на AG), точкой ветвления и полипиримидиновым трактом, а также вспомогательными энхансерными и сайленсерными элементами. Вариант в этих сигналах может отменить распознавание сайта, заставляя сплайсосому пропускать экзон или удерживать интрон, или может создать или усилить криптический сайт, который используется вместо нормального. Полученный транскрипт может нести измененную рамку считывания и преждевременный стоп-кодон, может удалять или добавлять остатки в рамке, или может быть деградирован; точный результат часто отличается от наивного предсказания, поэтому эффекты сплайсинга часто подтверждаются на уровне РНК (Scotti & Swanson, 2015; Sibley et al., 2016).

Clinical relevance

Варианты сплайсинга являются важной и иногда недооцениваемой причиной генетических заболеваний, включая изменения за пределами канонических динуклеотидов и глубоко внутри интронов, которые легко пропустить при анализе, ориентированном на кодирующие последовательности. Поскольку in silico предсказание влияния на сплайсинг несовершенно, функциональная оценка транскрипта часто используется для уточнения значимости. Эта тема описывает, как такие варианты действуют и оцениваются, и не является основой для индивидуальных диагностических или лечебных решений.

Evidence & guidelines

Рамки ACMG/AMP (Richards et al., 2015) рассматривают, как предсказанные и продемонстрированные эффекты сплайсинга способствуют классификации вариантов, а номенклатура HGVS (den Dunnen et al., 2016) предоставляет соглашения для описания вариантов на уровне ДНК и, где установлено, РНК.

Debates

Насколько надежно можно предсказать влияние на сплайсинг по последовательности?

Варианты в канонических динуклеотидах сплайсинга обычно являются разрушительными, но эффект изменений в более широких сигналах сплайсинга, глубокоинтронных областях и потенциальных криптических сайтах труднее предсказать; часто требуются функциональные исследования РНК для подтверждения того, изменяется ли сплайсинг и каким образом.

Seminal works

• scotti-2015
• sibley-2016

Frequently asked questions

Может ли вариант влиять на сплайсинг, не изменяя последовательность, кодирующую белок?

Да. Варианты в интронах, в сигналах сайтов сплайсинга или в регуляторных элементах могут изменять способ соединения экзонов и, следовательно, изменять зрелый транскрипт и белок, даже если они находятся за пределами кодирующей последовательности или кажутся синонимичными.

Почему иногда проводится тестирование РНК для вариантов сайтов сплайсинга?

Поскольку вычислительные инструменты несовершенно предсказывают влияние на сплайсинг, изучение фактического транскрипта (например, с помощью секвенирования РНК или анализов обратной транскрипции) может подтвердить, пропущен ли экзон, удержан ли интрон или использован ли криптический сайт.