การกลายพันธุ์แบบอิ่มตัว

การกลายพันธุ์แบบอิ่มตัวหรือการกลายพันธุ์แบบอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่ง (SSM)หรือเรียกง่ายๆ ว่าการอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่งเป็น เทคนิค การกลายพันธุ์แบบสุ่มที่ใช้ในวิศวกรรมโปรตีนซึ่งโคดอน เดียว หรือชุดของโคดอนจะถูกแทนที่ด้วยกรดอะมิโน ที่เป็นไปได้ทั้งหมด ในตำแหน่งนั้น[ 1 ]มีเทคนิคการอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่งหลายรูปแบบ ตั้งแต่การอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่งแบบคู่ (อิ่มตัวสองตำแหน่งในทุกตัวกลายพันธุ์ในไลบรารี) ไปจนถึงการสแกนการอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่ง (ทำการอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่งที่แต่ละตำแหน่งในโปรตีน ส่งผลให้ได้ไลบรารีขนาด 20 nโดยที่nคือจำนวนเปปไทด์ในโปรตีน หรือการอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่งnตำแหน่ง โดยที่ n ตำแหน่งในเปปไทด์จะถูกอิ่มตัวเฉพาะตำแหน่ง ด้วยขนาดไลบรารี 20 nโดยที่หากความยาวของเปปไทด์ของคุณคือnจะได้การสุ่มแบบสมบูรณ์
วิธี

การกลายพันธุ์แบบอิ่มตัวมักทำได้โดยการกลายพันธุ์เฉพาะจุดด้วย PCR โดยใช้โคดอนแบบสุ่มในไพรเมอร์ (เช่นSeSaM ) [ 2 ]หรือโดยการสังเคราะห์ยีนเทียมโดยใช้ส่วนผสมของ นิวคลี โอไทด์สังเคราะห์ที่โคดอนที่จะสุ่ม[ 3 ]
สามารถใช้โคดอนที่เสื่อมสภาพต่างกันเพื่อเข้ารหัสชุดของกรดอะมิโนได้[ 1 ]เนื่องจากกรดอะมิโนบางชนิดถูกเข้ารหัสโดยโคดอนมากกว่าชนิดอื่น อัตราส่วนที่แน่นอนของกรดอะมิโนจึงไม่สามารถเท่ากันได้ นอกจากนี้ โดยทั่วไปจะใช้โคดอนที่เสื่อมสภาพซึ่งลดโคดอนหยุดให้น้อยที่สุด (ซึ่งโดยทั่วไปไม่เป็นที่ต้องการ) ดังนั้น 'NNN' ที่สุ่มอย่างสมบูรณ์จึงไม่เหมาะสม และมีการใช้โคดอนที่เสื่อมสภาพทางเลือกอื่นที่มีข้อจำกัดมากกว่า 'NNK' และ 'NNS' มีข้อดีคือสามารถเข้ารหัสกรดอะมิโนได้ทั้งหมด 20 ชนิด แต่ยังคงเข้ารหัสโคดอนหยุด 3% ของเวลา โคดอนทางเลือกอื่น เช่น 'NDT', 'DBK' หลีกเลี่ยงโคดอนหยุดโดยสิ้นเชิง และเข้ารหัสชุดกรดอะมิโนขั้นต่ำที่ยังคงครอบคลุมประเภททางชีวฟิสิกส์หลักทั้งหมด (แอนไอออนิก แคทไอออนิก อะลิฟาติกไฮโดรโฟบิก อะโรมาติกไฮโดรโฟบิก ไฮโดรฟิลิกขนาดเล็ก) [ 1 ]ในกรณีที่ไม่มีข้อจำกัดในการใช้โคดอนที่เสื่อมสภาพเพียงตัวเดียว ก็สามารถลดอคติลงได้อย่างมาก[ 4 ] [ 5 ]มีการพัฒนาเครื่องมือคำนวณหลายอย่างเพื่อให้สามารถควบคุมโคดอนที่เสื่อมสภาพและกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้องได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
| โคดอนที่เสื่อมสภาพ | จำนวนโคดอน | จำนวนกรดอะมิโน | จำนวนป้ายหยุด | กรดอะมิโนที่เข้ารหัส |
|---|---|---|---|---|
| NNN | 64 | 20 | 3 | ทั้งหมด 20 |
| NNK / NNS | 32 | 20 | 1 | ทั้งหมด 20 |
| การตรวจสอบแบบไม่ทำลาย (NDT) | 12 | 12 | 0 | RNDCGHILFSYV |
| ดีบีเค | 18 | 12 | 0 | อาร์คกิลม์เอฟเอสทีวี |
| เอ็นอาร์ที | 8 | 8 | 0 | RNDCGHSY |
แอปพลิเคชัน
การกลายพันธุ์แบบอิ่มตัวมักใช้เพื่อสร้างตัวแปรสำหรับการวิวัฒนาการแบบกำหนดทิศทาง [ 9 ] [ 10 ] นอกจากนี้ การกลายพันธุ์แบบอิ่มตัวยังใช้กันทั่วไปในการสแกนการกลายพันธุ์เชิงลึก (DMS) [ 11 ]