อ่าน 7 นาที
การกลายพันธุ์แบบเงียบ
การกลายพันธุ์แบบเงียบหรือที่เรียกว่าการกลายพันธุ์แบบเดียวกันหรือการกลายพันธุ์แบบมีทิศทางเดียวกัน คือการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอที่ไม่มีผลกระทบที่สังเกตได้ต่อฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต
การกลายพันธุ์แบบเงียบ

การกลายพันธุ์แบบเงียบหรือที่เรียกว่าการกลายพันธุ์แบบเดียวกันหรือการกลายพันธุ์แบบมีทิศทางเดียวกัน คือการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอที่ไม่มีผลกระทบที่สังเกตได้ต่อฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากยังคงสร้างกรดอะมิโนชนิดเดียวกันแม้ว่าการจับคู่เบสเพียงคู่เดียวจะเปลี่ยนแปลงไป วลี " การกลายพันธุ์แบบเงียบ"มักใช้แทนกันได้กับวลี " การกลายพันธุ์แบบเดียวกัน " อย่างไรก็ตาม การกลายพันธุ์แบบเดียวกันไม่ได้เงียบเสมอไป และในทางกลับกันก็เช่นกัน[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]การกลายพันธุ์แบบเดียวกัน สามารถส่งผลกระทบต่อ การถอดรหัส การตัด ต่อ การขนส่ง mRNAและการแปลซึ่งทั้งหมดนี้สามารถเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ ทำให้การกลายพันธุ์แบบเดียวกันนั้นไม่เงียบ[ 3 ]ความจำเพาะของสารตั้งต้นของtRNAต่อโคดอน ที่หายาก สามารถส่งผลต่อจังหวะเวลาของการแปล และในทางกลับกัน การพับตัวของโปรตีนร่วมกับการแปล[ 1 ]สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในอคติการใช้โคดอนที่สังเกตได้ในหลายสปีชีส์ การกลายพันธุ์ที่ทำให้โคดอนที่เปลี่ยนแปลงไปสร้างกรดอะมิโนที่มีฟังก์ชันการทำงานคล้ายกัน ( เช่นการกลายพันธุ์ที่สร้างลิวซีนแทนไอโซลิวซีน ) มักถูกจัดประเภทเป็นการกลายพันธุ์เงียบ หากคุณสมบัติของกรดอะมิโนยังคงเหมือนเดิม การกลายพันธุ์นี้มักจะไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของโปรตีนอย่างมีนัยสำคัญ[ 6 ]
รหัสพันธุกรรม
รหัสพันธุกรรมจะแปลลำดับนิวคลีโอไทด์ mRNA เป็นลำดับกรดอะมิโน ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกเข้ารหัสโดยใช้กระบวนการนี้ด้วยกลุ่มของนิวคลีโอไทด์สามตัวตามแนว mRNA ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าโคดอน[ 7 ]ชุดของนิวคลีโอไทด์สามตัวมักจะสร้างกรดอะมิโนตัวเดียวกันเสมอ โดยมีข้อยกเว้นบางประการ เช่น UGA ซึ่งโดยทั่วไปทำหน้าที่เป็นโคดอนหยุดแต่ยังสามารถเข้ารหัสทริปโตเฟนในไมโทคอนเดรีย ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ได้[ 7 ]กรดอะมิโนส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยโคดอนหลายตัว ซึ่งแสดงให้เห็นว่ารหัสพันธุกรรมมีความเสื่อม – โคดอนที่แตกต่างกันส่งผลให้เกิดกรดอะมิโนตัวเดียวกัน[ 7 ]โคดอนที่เข้ารหัสกรดอะมิโนตัวเดียวกันเรียกว่าคำพ้องความหมาย การกลายพันธุ์แบบเงียบคือการแทนที่เบสที่ไม่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนหรือการทำงานของกรดอะมิโนเมื่อมีการแปล mRNA ที่ เปลี่ยนแปลงไป ตัวอย่างเช่น หากรหัสพันธุกรรม AAA เปลี่ยนเป็น AAG กรดอะมิโนชนิดเดียวกันคือไลซีนก็จะถูกรวมเข้าไปในสาย เปปไทด์
การกลายพันธุ์มักเชื่อมโยงกับโรคหรือผลกระทบเชิงลบ แต่การกลายพันธุ์แบบเงียบๆ อาจเป็นประโยชน์อย่างยิ่งในการสร้างความหลากหลายทางพันธุกรรมในหมู่สายพันธุ์ในประชากรการกลายพันธุ์ในเซลล์สืบพันธุ์จะถูกส่งต่อจากพ่อแม่ไปยังลูกหลาน[ 8 ]นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าคนเรามีการกลายพันธุ์ที่ร้ายแรงประมาณ 5 ถึง 10 ครั้งในจีโนม แต่โดยพื้นฐานแล้วไม่เป็นอันตรายเพราะโดยปกติจะมีเพียงสำเนาเดียวของยีนที่ไม่ดีเฉพาะเจาะจง ดังนั้นจึงไม่น่าจะเกิดโรค[ 8 ]การกลายพันธุ์แบบเงียบๆ ยังสามารถเกิดขึ้นได้จากการแทรกหรือการลบซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในเฟรมการอ่าน[ 9 ]
เนื่องจากการกลายพันธุ์แบบเงียบไม่เปลี่ยนแปลงการทำงานของโปรตีน จึงมักถูกมองว่าเป็นกลางทางวิวัฒนาการสิ่งมีชีวิตหลายชนิดเป็นที่ทราบกันดีว่าแสดงให้เห็นถึงความลำเอียงในการใช้โคดอนซึ่งบ่งชี้ว่ามีการคัดเลือกสำหรับการใช้โคดอนเฉพาะเนื่องจากความจำเป็นในการรักษาเสถียรภาพการแปล การมีอยู่ ของทรานสเฟอร์อาร์เอ็นเอ (tRNA) เป็นหนึ่งในเหตุผลที่การกลายพันธุ์แบบเงียบอาจไม่เงียบอย่างที่เชื่อกันโดยทั่วไป[ 10 ]
โมเลกุล tRNA ที่แตกต่างกันสำหรับแต่ละโคดอน ตัวอย่างเช่น มีโมเลกุล tRNA เฉพาะสำหรับโคดอน UCU และอีกโมเลกุลหนึ่งเฉพาะสำหรับโคดอน UCC ซึ่งทั้งสองโคดอนเข้ารหัสกรดอะมิโนซีรีนในกรณีนี้ หากมี tRNA ของ UCC น้อยกว่า tRNA ของ UCU ถึงพันเท่า การรวมซีรีนเข้ากับสายโพลีเปปไทด์จะเกิดขึ้นช้าลงพันเท่าเมื่อการกลายพันธุ์ทำให้โคดอนเปลี่ยนจาก UCU เป็น UCC หากการขนส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซมล่าช้าการแปลจะดำเนินการในอัตราที่ช้าลงมาก ซึ่งอาจส่งผลให้การแสดงออกของยีนเฉพาะที่มีการกลายพันธุ์แบบเงียบนั้นลดลง หากการกลายพันธุ์เกิดขึ้นภายในเอ็กซอน นอกจากนี้ หากไรโบโซมต้องรอนานเกินไปเพื่อรับกรดอะมิโน ไรโบโซมอาจยุติการแปลก่อนกำหนด[ 6 ]
ผลกระทบเชิงโครงสร้าง
โครงสร้างหลัก
การกลายพันธุ์ที่ไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนที่เกิดขึ้นในระดับจีโนมหรือการถอดรหัส คือการกลายพันธุ์ที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลำดับกรดอะมิโนในผลิตภัณฑ์โปรตีนโครงสร้างหลัก ของโปรตีน หมายถึงลำดับกรดอะมิโน การแทนที่กรดอะมิโนหนึ่งด้วยกรดอะมิโนอื่นอาจทำให้การทำงานและโครงสร้างระดับตติยภูมิของโปรตีนบกพร่อง อย่างไรก็ตาม ผลกระทบอาจมีน้อยหรือยอมรับได้ ขึ้นอยู่กับว่าคุณสมบัติของกรดอะมิโนที่เกี่ยวข้องกับการสลับนั้นมีความสัมพันธ์กันมากน้อยเพียงใด[ 11 ] การแทรกโคดอนหยุด ก่อนกำหนด ซึ่ง เป็นการ กลายพันธุ์แบบไร้ความหมายสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหลักของโปรตีนได้[ 12 ] ในกรณีนี้ จะได้โปรตีนที่สั้นลง การทำงานและการพับตัวของโปรตีนขึ้นอยู่กับตำแหน่งที่แทรกโคดอนหยุด และปริมาณและองค์ประกอบของลำดับที่หายไป
ในทางกลับกัน การกลายพันธุ์แบบเงียบคือการกลายพันธุ์ที่ลำดับกรดอะมิโนไม่เปลี่ยนแปลง[ 12 ]การกลายพันธุ์แบบเงียบนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของตัวอักษรตัวใดตัวหนึ่งในรหัสสามตัวที่แสดงถึงโคดอนแต่ถึงแม้จะมีการเปลี่ยนแปลงเบสเพียงตัวเดียว กรดอะมิโนที่ถูกเข้ารหัสก็ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหรือมีคุณสมบัติทางชีวเคมีคล้ายคลึงกัน ซึ่งเป็นไปได้เนื่องจากความเสื่อมของรหัสพันธุกรรม
ในอดีต การกลายพันธุ์แบบเงียบๆ ถือว่ามีความสำคัญน้อยหรือไม่สำคัญเลย อย่างไรก็ตาม การวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงรหัสสามตัวดังกล่าวส่งผลต่อประสิทธิภาพการแปลโปรตีน การพับตัว และการทำงานของโปรตีน[ 13 ] [ 14 ]
นอกจากนี้ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างหลักมีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากโครงสร้างตติยภูมิที่พับตัวอย่างสมบูรณ์ของโปรตีนขึ้นอยู่กับโครงสร้างหลัก การค้นพบนี้เกิดขึ้นจากชุดการทดลองในช่วงทศวรรษ 1960 ซึ่งพบว่า RNase ที่ลดลงและเสียสภาพในรูปแบบที่คลายตัวสามารถพับตัวกลับไปเป็นโครงสร้างตติยภูมิแบบดั้งเดิมได้ โครงสร้างตติยภูมิของโปรตีนคือสายโซ่โพลีเปปไทด์ที่พับตัวอย่างสมบูรณ์ โดยมีกลุ่ม R ที่ชอบน้ำทั้งหมดพับเข้าไปภายในโปรตีนเพื่อเพิ่มเอนโทรปีให้สูงสุดด้วยปฏิสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างรอง เช่น แผ่นเบต้าและเกลียวอัลฟา เนื่องจากโครงสร้างของโปรตีนเป็นตัวกำหนดหน้าที่ของมัน จึงเป็นสิ่งสำคัญที่โปรตีนจะต้องพับตัวอย่างถูกต้องเป็นโครงสร้างตติยภูมิเพื่อให้โปรตีนทำงานได้อย่างเหมาะสม อย่างไรก็ตาม สิ่งสำคัญที่ควรทราบคือ สายโซ่โพลีเปปไทด์อาจแตกต่างกันอย่างมากในโครงสร้างหลัก แต่มีความคล้ายคลึงกันมากในโครงสร้างตติยภูมิและหน้าที่ของโปรตีน[ 15 ]
โครงสร้างทุติยภูมิ
การ กลาย พันธุ์แบบเงียบจะเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทุติยภูมิของmRNA
โครงสร้างทุติยภูมิของโปรตีนประกอบด้วยปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมของโครงสร้างหลักของสายโพลีเปปไทด์ โดยไม่รวมกลุ่ม R โครงสร้างทุติยภูมิประเภทหนึ่งที่พบได้ทั่วไปคืออัลฟาเฮลิกซ์ ซึ่งเป็นเฮลิกซ์แบบมือขวาที่เกิดจากพันธะไฮโดรเจนระหว่างกรดอะมิโนตัวที่ n และกรดอะมิโนตัวที่ n+4โครงสร้างทุติยภูมิประเภทอื่นที่พบได้ทั่วไปคือเบตาชีท ซึ่งแสดงการบิดแบบมือขวา สามารถขนานหรือตรงข้ามกันได้ขึ้นอยู่กับทิศทางของโพลีเปปไทด์ที่เชื่อมต่อกัน และประกอบด้วยพันธะไฮโดรเจนระหว่างกลุ่มคาร์บอนิลและกลุ่มอะมิโนของโครงสร้างหลักของสายโพลีเปปไทด์สองสาย[ 16 ]
mRNAมีโครงสร้างทุติยภูมิที่ไม่จำเป็นต้องเป็นเส้นตรงเหมือนกับ DNA ดังนั้นรูปร่างที่มาพร้อมกับพันธะเสริมในโครงสร้างจึงมีผลอย่างมาก ตัวอย่างเช่น หากโมเลกุล mRNA ไม่เสถียร ก็อาจถูกย่อยสลายอย่างรวดเร็วโดยเอนไซม์ในไซโตพลาสซึมหากโมเลกุล RNA มีความเสถียรสูง และพันธะเสริมมีความแข็งแรงและทนต่อการแตกตัวก่อนการแปล ยีนอาจถูกแสดงออกน้อยลง การใช้โคดอนมีอิทธิพลต่อความเสถียรของ mRNA [ 10 ]
นอกจากนี้ เนื่องจากสิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีรหัสพันธุกรรมที่แตกต่างกันเล็กน้อย โครงสร้าง mRNA ของพวกมันจึงแตกต่างกันเล็กน้อยเช่นกัน อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาวิจัยหลายชิ้นที่แสดงให้เห็นว่าโครงสร้าง mRNA ที่พับอย่างถูกต้องทั้งหมดขึ้นอยู่กับลำดับหลักของสายโพลีเปปไทด์ และโครงสร้างนั้นได้รับการรักษาไว้โดยความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของไดนิวคลีโอไทด์ในเมทริกซ์ของเซลล์ นอกจากนี้ยังพบว่าโครงสร้างทุติยภูมิของ mRNA มีความสำคัญต่อกระบวนการของเซลล์ เช่น ความเสถียรของทรานสคริปต์และการแปล แนวคิดทั่วไปคือโดเมนการทำงานของ mRNA จะพับทับกัน ในขณะที่บริเวณโคดอนเริ่มต้นและโคดอนหยุดโดยทั่วไปจะผ่อนคลายกว่า ซึ่งอาจช่วยในการส่งสัญญาณการเริ่มต้นและการสิ้นสุดในการแปล[ 17 ]
หากไรโบโซมที่กำลังเข้ามาหยุดชะงักเนื่องจากมีป ม ใน RNA โพลีเปปไทด์อาจมีเวลามากพอที่จะพับตัวเป็นโครงสร้างที่ไม่เป็นธรรมชาติก่อนที่ โมเลกุล tRNAจะสามารถเพิ่มกรดอะมิโน อีกตัวได้ การกลายพันธุ์แบบเงียบๆ อาจส่งผลต่อการตัดต่อหรือการควบคุมการถอดรหัส ด้วยเช่นกัน
โครงสร้างตติยภูมิ
การกลายพันธุ์แบบเงียบส่งผลต่อการพับและการทำงานของโปรตีน[ 1 ] โดยปกติแล้วโปรตีนที่พับผิดรูปสามารถพับใหม่ได้ด้วยความช่วยเหลือของโมเลกุลชาเปอโรน โดยทั่วไปแล้ว RNA จะสร้างโปรตีนที่พับผิดรูปทั่วไปสองชนิดโดยมีแนวโน้มที่จะพับเข้าด้วยกันและติดอยู่ในโครงสร้างที่แตกต่างกัน และมีปัญหาในการเลือกโครงสร้างตติยภูมิที่เฉพาะเจาะจงที่ต้องการเนื่องจากมีโครงสร้างอื่นที่แข่งขันกัน โปรตีนที่จับกับ RNA สามารถช่วยแก้ปัญหาการพับ RNA ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อเกิดการกลายพันธุ์แบบเงียบในสาย mRNA ชาเปอโรนเหล่านี้จะไม่จับกับโมเลกุลอย่างเหมาะสมและไม่สามารถเปลี่ยนทิศทาง mRNA ไปสู่การพับที่ถูกต้องได้[ 18 ]
งานวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าการกลายพันธุ์แบบเงียบๆ อาจส่งผลต่อโครงสร้างและกิจกรรมของโปรตีนในภายหลัง[ 19 ] [ 20 ]จังหวะและอัตราการพับตัวของโปรตีนอาจเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งอาจนำไปสู่ความบกพร่องในการทำงาน[ 21 ]
การวิจัยและการประยุกต์ใช้ทางคลินิก
การกลายพันธุ์แบบเงียบถูกนำมาใช้เป็นกลยุทธ์ในการทดลอง และอาจมีนัยสำคัญทางการแพทย์
สเตฟเฟน มุลเลอร์จากมหาวิทยาลัยสโตนีบรูก ออกแบบวัคซีนเชื้อเป็นสำหรับโรคโปลิโอโดยดัดแปลงพันธุกรรมของไวรัสให้มีรหัสพันธุกรรมที่เหมือนกันมาแทนที่รหัสพันธุกรรมที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติในจีโนม ส่งผลให้ไวรัสยังคงสามารถแพร่เชื้อและขยายพันธุ์ได้ แม้ว่าจะช้าลงก็ตาม หนูที่ได้รับวัคซีนนี้แสดงให้เห็นถึงความต้านทานต่อเชื้อไวรัสโปลิโอสายพันธุ์ธรรมชาติ
ใน การทดลอง โคลนนิ่ง ระดับโมเลกุล การใส่การกลายพันธุ์แบบเงียบเข้าไปในยีนที่สนใจอาจเป็นประโยชน์ในการสร้างหรือกำจัดตำแหน่งการจดจำสำหรับเอนไซม์ตัดจำเพาะ
ความผิดปกติทางจิตอาจเกิดจากการกลายพันธุ์แบบเงียบ การกลายพันธุ์แบบเงียบชนิดหนึ่งทำให้ ยีน ตัวรับโดปามีน D2มีความเสถียรน้อยลงและเสื่อมสภาพเร็วขึ้น ส่งผลให้มีการแสดงออกของยีนน้อยลง
การกลายพันธุ์แบบเงียบในยีนต้านทานยาหลายชนิด 1 ( MDR1 ) ซึ่งเป็นยีนที่สร้างโปรตีนปั๊มในเยื่อหุ้มเซลล์ที่ทำหน้าที่ขับยาออกจากเซลล์ อาจทำให้กระบวนการสังเคราะห์โปรตีนช้าลงในตำแหน่งเฉพาะ ทำให้สายเปปไทด์โค้งงอเป็นโครงสร้างที่ผิดปกติ ส่งผลให้ปั๊มที่กลายพันธุ์นั้นทำงานได้น้อยลง
ความเบี่ยงเบนจากความไวต่อความเจ็บปวดโดยเฉลี่ยเกิดจากการกลายพันธุ์ ATG เป็น GTG ( แบบไม่ทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโน ) และการกลายพันธุ์ CAT เป็น CAC ( แบบทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโน ) การกลายพันธุ์ทั้งสองนี้พบได้ทั้งในยีนที่มีความไวต่อความเจ็บปวดต่ำและยีนที่มีความไวต่อความเจ็บปวดสูง ยีนที่มีความไวต่อความเจ็บปวดต่ำมีการกลายพันธุ์แบบเงียบ CTC เป็น CTG เพิ่มเติม ในขณะที่ยีนที่มีความไวต่อความเจ็บปวดสูงไม่มีการกลายพันธุ์แบบเงียบนี้ และมีลำดับ CTC ในตำแหน่งนี้ร่วมกับยีนที่มีความไวต่อความเจ็บปวดโดยเฉลี่ย[ 22 ]
| แอลพีเอส | เอพีเอส | เอชพีเอส |
|---|---|---|
| ซีเอซี | แมว | ซีเอซี |
| ซีทีจี | ซีทีซี | ซีทีซี |
| จีทีจี | เอทีจี | จีทีจี |
ยีนต้านทานยาหลายชนิด 1
ประมาณ 99.8% ของยีนที่เกิดการกลายพันธุ์ถือว่าเป็นการกลายพันธุ์แบบเงียบ เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของนิวคลีโอไทด์ไม่ได้เปลี่ยนกรดอะมิโนที่ถูกแปล[ 23 ]แม้ว่าการกลายพันธุ์แบบเงียบไม่ควรมีผลต่อผลลัพธ์ทางฟีโนไทป์ แต่การกลายพันธุ์บางอย่างก็พิสูจน์ได้ว่าตรงกันข้าม เช่น ยีนต้านทานยาหลายชนิด 1 (MDR1) MDR1 เป็นรหัสสำหรับโปรตีน P-glycoprotein ซึ่งช่วยกำจัดยาออกจากร่างกาย พบได้ในลำไส้ ตับ ตับอ่อน และสมอง MDR1 ตั้งอยู่ในตำแหน่งเดียวกับ CYP3A4 ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ช่วยกำจัดสารพิษหรือยาออกจากตับและลำไส้ การกลายพันธุ์แบบเงียบเช่น MDR1 แสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงในการตอบสนองทางฟีโนไทป์ การศึกษาในหนูแสดงให้เห็นว่าเมื่อพวกมันมียีน MDR1 ไม่เพียงพอ ร่างกายของพวกมันจะไม่รู้จักยาไอเวอร์เมคตินหรือไซโคลสปอริน ทำให้เกิดสารพิษในร่างกาย[ 23 ]
MDR1 มีโพลีมอร์ฟิซึมของนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (SNP) มากกว่าห้าสิบรายการ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงในลำดับเบสของนิวคลีโอไทด์[ 24 ] [ 23 ]ใน MDR1 เอ็กซอน 26 ของยีนซึ่งแสดง 3535C สามารถกลายพันธุ์เป็น 3535T ซึ่งจะเปลี่ยน RNA ถ่ายโอนไปเป็น RNA ที่ไม่ค่อยพบเห็น ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในผลลัพธ์ระหว่างการแปล นี่เป็นตัวอย่างหนึ่งที่แสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์แบบเงียบๆ บางอย่างไม่ได้เงียบเสมอไป[ 25 ]ยีนต้านทานยาหลายชนิดที่เอ็กซอน 26 C3435T, เอ็กซอน 21 G2677T/A และเอ็กซอน 12 C1236T ได้รับการศึกษาว่ามี SNP ที่เกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้นจึงทำให้ "การทำงาน" ของฟีโนไทป์เปลี่ยนแปลงไป สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงการพึ่งพาแฮพลอไทป์ระหว่างเอ็กซอน 26 และเอ็กซอนอื่นๆ ที่มีโพลีมอร์ฟิซึม ตัวอย่างเช่น อีฟาไวเรนซ์และเนลฟินาเวียร์เป็นยา 2 ชนิดที่ช่วยลดการติดเชื้อเอชไอวีในร่างกายของบุคคล เมื่อ SNP จากเอ็กซอน 26 จับคู่กับเอ็กซอน SNP อื่นๆ ยาจะมีโอกาสน้อยลงในการรักษาการติดเชื้อเอชไอวี แม้ว่าเมื่อมีการแสดงออกของนิวคลีโอไทด์ TT ในเอ็กซอน 26 ผู้ป่วยจะมีปริมาณไวรัสน้อยลง แต่เมื่อจีโนไทป์เปลี่ยนเป็น CC หรือ CT การติดเชื้อจะสามารถแพร่กระจายได้ตามปกติ ทำให้ยีน MDR 1 แทบจะไม่มีการป้องกัน การเปลี่ยนแปลงในเบสของเอ็กซอน 26 สำหรับ MDR 1 เหล่านี้แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ระหว่างการกลายพันธุ์ของยีน MDR 1 และความสามารถของยาต้านไวรัสในการยับยั้งการติดเชื้อเอชไอวี[ 23 ]
มีการศึกษาเกี่ยวกับเอ็กซอน 26 ว่ามีความขึ้นอยู่กับแฮปโลไทป์หรือไม่ การมีอยู่ของ SNP ในเอ็กซอน 26 จะเปลี่ยนการทำงานทางฟีโนไทป์เมื่อจับคู่กับการกลายพันธุ์จากเอ็กซอน 12 และ 21 แต่เมื่อทำงานเพียงลำพัง จะไม่ส่งผลต่อผลลัพธ์ทางฟีโนไทป์มากนัก ตัวอย่างของการพึ่งพาแฮปโลไทป์ของเอ็กซอน 26 สามารถเห็นได้จากการศึกษาเคมีบำบัด เนื่องจาก MDR1 กำจัดยาออกจากเซลล์ของเรา จึงมีการใช้สารยับยั้งเพื่อปิดกั้นความสามารถของ MDR1 ในการกำจัดยา ทำให้ยาที่มีประโยชน์ เช่น เคมีบำบัดและยากดภูมิคุ้มกัน ช่วยให้ร่างกายฟื้นตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น MDR1 มีโปรตีนที่แตกต่างกันซึ่งช่วยขับไล่ยาเฉพาะเหล่านี้ออกจากเซลล์มะเร็ง[ 26 ]เวราปามิลและไซโคลสปอรินเอเป็นสารยับยั้งทั่วไปสำหรับ MDR 1 [ 23 ]น่าเสียดายที่เมื่อ C3435T กลายพันธุ์ร่วมกับการกลายพันธุ์จากเอ็กซอน 12 หรือเอ็กซอน 21 (หรือหากการกลายพันธุ์ทั้งสามเกิดขึ้นพร้อมกันทำให้เกิดแฮพลอไทป์) สารยับยั้งเหล่านี้มีโอกาสน้อยที่จะทำให้การทำงานของ MDR1 อ่อนแอลง ยีนที่กลายพันธุ์แบบเงียบหลายตัวมีแนวโน้มที่จะต้านทานต่อสารยับยั้งเหล่านี้มากขึ้น[ 26 ]
เมื่อพิจารณาในระดับโมเลกุล เหตุผลที่ C3435T ในเอ็กซอน 26 ของยีน MDR 1 ไม่เงียบนั้นเป็นเพราะความเร็วในการแปลกรดอะมิโนเป็นโปรตีน[ 25 ]โครงสร้างทุติยภูมิของ mRNA สามารถพับได้ ซึ่งหมายความว่าโคดอนที่แตกต่างกันจะสอดคล้องกับการพับของ mRNA ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เมื่อเอ็กซอน 26 เปลี่ยนจาก ATC เป็น ATT โคดอนทั้งสองจะสร้างกรดอะมิโนเดียวกัน แต่ ATC พบได้บ่อยกว่าโคดอนที่กลายพันธุ์ ผลที่ตามมาคือ ระยะเวลาที่ไรโบโซมใช้ในการสร้างโครงสร้างโปรตีนจะเปลี่ยนไป ซึ่งนำไปสู่โครงสร้างโปรตีนที่แตกต่างจากรูปร่างปกติของโปรตีน ส่งผลให้โปรตีนมีหน้าที่แตกต่างกัน[ 27 ]
สาเหตุอื่นๆ ที่อยู่เบื้องหลัง "การกลายพันธุ์แบบเงียบ" ของ MDR1 เกิดขึ้นใน mRNA โคดอนยังทำหน้าที่เป็นตัวเสริมการตัดต่อเอ็กซอน โคดอนจะตัดสินใจว่าจะตัดอินทรอนออกเมื่อใดโดยพิจารณาจากโคดอนที่อ่านใน mRNA [ 24 ]โคดอนที่กลายพันธุ์มีความเสี่ยงสูงที่จะทำผิดพลาดเมื่อตัดต่ออินทรอนออกจากลำดับ mRNA ทำให้เกิดเอ็กซอนที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้นจึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงใน mRNA ที่สมบูรณ์[ 27 ]การกลายพันธุ์ในยีนต้านทานยาหลายชนิด 1 แสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์แบบเงียบสามารถส่งผลต่อผลลัพธ์ของฟีโนไทป์ได้อย่างไร
ดูเพิ่มเติม
- ความเสื่อมของโคดอน
- การกลายพันธุ์ที่เป็นกลาง
- การตรวจดีเอ็นเอเพื่อสืบสายตระกูล
- การกลายพันธุ์แบบมิสเซนส์
- การกลายพันธุ์ที่ไร้สาระ
- การกลายพันธุ์แบบจุด
- การแทนที่ความหมาย
อ่านเพิ่มเติม
- Mueller S, Coleman JR, Wimmer E (มีนาคม 2009). "การนำการสังเคราะห์เข้าสู่ชีววิทยา: มุมมองไวรัสของการวิศวกรรมพันธุกรรมผ่านการสังเคราะห์ยีนและจีโนมแบบ de novo" . Chemistry & Biology . 16 (3): 337– 47. doi : 10.1016/j.chembiol.2009.03.002 . PMC 2728443 . PMID 19318214 . ด้วยการออกแบบจีโนมไวรัสใหม่โดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยในวงกว้าง เราได้สร้างการกลายพันธุ์แบบเงียบหลายร้อยรายการในไวรัสโปลิโอ ... เราเรียกกระบวนการรบกวนอคติของจีโนมไวรัส
โดย
ธรรมชาติด้วยการออกแบบจีโนมสังเคราะห์ใหม่นี้ว่า SAVE ซึ่งย่อมา จาก Synthetic Attenuated Virus Engineering
ลิงก์ภายนอก
- บทความภาพรวม — Chamary J, Hurst LD (มิถุนายน 2009). "การเปลี่ยนแปลงดีเอ็นเอเล็กน้อยสามารถส่งผลเสียต่อสุขภาพได้อย่างไร" Scientific American . 300 (6): 46– 53. doi : 10.1038/scientificamerican0609-46 . PMID 19485088 .
- "WatCut: เครื่องมือออนไลน์สำหรับการวิเคราะห์การตัดด้วยเอนไซม์จำกัด การสแกนการกลายพันธุ์แบบเงียบ และการวิเคราะห์ SNP-RFLP"มหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู 17 เมษายน 2557 เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 4 พฤษภาคม 2563 สืบค้นเมื่อวันที่ 22 พฤศจิกายน 2557
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การกลายพันธุ์แบบเงียบ
การกลายพันธุ์แบบเงียบหรือที่เรียกว่าการกลายพันธุ์แบบเดียวกันหรือการกลายพันธุ์แบบมีทิศทางเดียวกัน คือการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอที่ไม่มีผลกระทบที่สังเกตได้ต่อฟีโนไทป์ของสิ่งมีชีวิต
รหัสพันธุกรรม
รหัสพันธุกรรมจะแปลลำดับนิวคลีโอไทด์ mRNA เป็นลำดับกรดอะมิโน ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกเข้ารหัสโดยใช้กระบวนการนี้ด้วยกลุ่มของนิวคลีโอไทด์สามตัวตามแนว mRNA ซึ่งโดยทั่วไปเรียกว่าโคดอน [ 7 ] ชุดของนิวคลีโอไทด์สามตัวมักจะสร้างกรดอะมิโนตัวเดียวกันเสมอ...
โครงสร้างหลัก
การกลายพันธุ์ที่ไม่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกรดอะมิโนที่เกิดขึ้นในระดับจีโนมหรือการถอดรหัส คือการกลายพันธุ์ที่ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงลำดับกรดอะมิโนในผลิตภัณฑ์โปรตีน โครงสร้างหลัก ของโปรตีน หมายถึงลำดับกรดอะมิโน...
โครงสร้างทุติยภูมิ
การ กลาย พันธุ์แบบเงียบจะเปลี่ยนแปลง โครงสร้างทุติยภูมิ ของ mRNA