Mutación de sitio de empalme

Unha mutación de sitio de empalme é unha mutación xenética que insire, elimina ou cambia certo número de nucleótidos no sitio específico no cal ten lugar o empalme ou splicing durante o procesamento do ARN mensaxeiro precursor para formar o ARN mensaxeiro maduro. As secuencias consenso dos sitios de empalme que permiten o recoñecemento do exón están localizados na parte máis terminal dos intróns. A deleción do sitio de emapalme ten como resultado que un ou máis intróns permaneza no ARNm maduro e pode orixinar a produción de proteínas anormais. Cando ocorre unha mutación de sitio de empalme, o transcrito de ARNm posúe información deses intróns que normalmente non debería ser incluída, xa que os intróns normalmente son eliminados, e só os exóns se expresan.
A mutación debe ocorrer nun sitio específico no cal ocorre o empalme do intrón: dentro de sitios non codificantes do xene, que están a carón da locacalización do exón. A mutación debe ser unha inserción, deleción, cambio do marco de lectura etc. Un intrón está separado do seu exón por medio do sitio de empalme. O sitio aceptor e o sitio doante relacionados co sitio de empalme sinalan ao espliceosoma onde debería facerse o corte exactamente. Estes sitios doantes ou sitios de recoñecemento son esenciais no procesamento do ARNm. Un xene pototípico vertebrado consta de moitos pequenos exóns (dun tamaño medio de 137 nucleótidos) separados por intróns que son considerablemente máis grandes. O proceso de empalme está controlado polas secuencias coñecidas como secuencias doante de empalme e aceptora de empalme, que rodean cada exón. As mutacións nestas secuencias poden causar a retención de grandes segmentos de ADN intrónico no ARNm, ou que exóns enteiros sexan eliminados do ARNm. Estes cambios poderían orixinar unha proteína non funcional. Introdución
En 1993, Richard J. Roberts e Phillip Allen Sharp recibiron o Premio Nobel de Fisioloxía ou Medicina polo seu descubrimento dos "xenes divididos". Usando un modelo de adenovirus nas súas investigacións, descubiron o proceso do empalme ou splicing, é dicir, que o pre-ARNm é procesado para dar un ARNm maduro eliminando os intróns do segmento de ARNm. Estes dous científicos descubriron a existencia dos sitios de empalme, cambiando así a partir de entón a orientación da investigación xenómica. Tamén descubriron que o empalme dun ARN mensaxeiro pode ocorrer de diferentes maneiras, o que abre a posibilidade de que ocorran mutacións que o afecten. Tecnoloxía
Hoxe hai moitas tecnoloxías por medio das cales se poden localizar os sitios de empalme e analizalos para obter máis información. O Human Splicing Finder Arquivado 15 de abril de 2020 en Wayback Machine. é unha base de datos on line derivada dos datos do Proxecto Xenoma Humano. A base de datos do xenoma identifica miles de mutacións relacionadas cos eidos da medicina e a saúde, e proporciona importante información para a investigación sobre as mutacións de sitio de empalme. A ferramenta busca especificamente erros de empalme no pre-ARNm, o cálculo dos sitios de empalme potenciais usando algoritmos complexos e a correlación con outras bases de datos xenómicas on line, como o buscador do xenoma Ensembl. Papel en enfermidades
Debido á localización sensible dos sitios de empalme, as mutacións nas áreas aceptora e doante dos sitios de empalme poden ser prexudiciais para unha persoa. De feito, moitos tipos de doenzas orixínanse por anomalías nos sitios de empalme.
Cancro
Un estudo que investigou o papel das mutacións de sitio de empalme no cancro atopou que unha mutación deste tipo era común nun conxunto de mulleres estudadas con cancro de mama e ovario. Estas mulleres tiñan a mesma mutación. Unha substitución dun único par de bases intrónica destrúe un sitio aceptor, activando así un sitio de empalme críptico, o que orixina unha inserción de 59 pares de bases e a terminación da cadea. As catro familias con cancro de mama e ovario tiñan mutacións de terminación de cadea na metade N-terminal da proteína.
Demencia
Segundo unha investigación realizada por Hutton, M et al, unha mutación con cambio de sentido que ocorre na rexión 5' do ARN asociada coa proteína tau está corelacionada coa demencia herdada (coñecida como FTDP-17). As mutacións de sitio de empalme desestabilizan unha posible estrutura de talo-bucle que está moi probablemente implicada na regulación do empalme alternativo do exón 10 no cromosoma 17. Consecuentemente, hai máis uso do sitio de empalme 5' e un incremento da proporción dos transcritos tau creados que inclúen o exon 10. Ese drástico incremento no ARNm incrementa a proporción das tau que conteñen catro repeticións de unión aos microtúbulos, o que é consistente coa neuropatoloxía descrita en varias familias coa demencia herdada de tipo FTDP-17.
Epilepsia
Algúns tipos de epilepsia poden orixinarse debido a unha mutación de sitio de empalme.
Ademais dunha mutación no codón de finalización, atopouse unha mutación de sitio de empalme no xene que codifica a cistatina B en pacientes de epilepsia mioclónica progresiva Esta combinación de mutacións non se atopou en individuos que non estaban afectados. Ao compararen secuencias con e sen a mutación de sitio de empalme, os investigadores puideron determinar que se producía unha transversión do nucleótido G a C na última posición do primeiro intrón. Esta transversión ocorre na rexión que codifica o xene da cistatina B. Os individuos que sofren este tipo de epilepsis posúen unha forma mutada deste xene, o que ten como resutlado unha diminución da produción de ARNm maduro e a subseguinte diminución da expresión da proteína.
Un estudo tamén atopou que un tipo de epilepsia de ausencia de infancia causante de convulsións febrís pode estar ligado a unha mutación de sitio de empalme no sexto intrón do xene GABRG2. Esta mutación de sitio de empalme causa que se forme unha subunidade non funcional de GABRG2 nos individuos afectados. Segundo este estudo, unha mutación puntual era a causante da mutación do sitio doante de empalme, que ocorría no intrón 6. Producíase un produto proteico non funcional, orixinando unha subunidade tamén non funcional.
Trastornos hematolóxicos
Varias enfermidades xenéticas poden ser o resultado de mutacións de sitio de empalme. Por exemplo, as mutacións que causan o empalme incorrecto do ARNm da β-globina son responsables dalgúns casos de β-talasemia. Outro exemplo é a púrpura trombocitopénica trombótica, causada pola deficiencia de ADAMTS-13. Unha mutación de sitio de empalme no xene ADAMTS-13 pode, por tanto, causar esta doenza. Estímase que o 15% de todas as mutacións puntuais que causan enfermidades xenéticas humanas ocorren no sitio de empalme.
Deficiencia da paratiroide
Cando unha mutación de sitio de empalme ocorre no intrón 2 do xene que produce a hormona paratiroide, pode orixinarse unha deficiencia da paratiroide. Nun estudo observouse que unha substitución de G a C no sitio de empalme do intrón 2 produce o efecto de saltarse exóns no transcrito do ATN mensaxeiro. O exón que se salta posúe o codón de iniciación para producir a hormona paratiroide. Dito fallo na iniciación causa a deficiencia. Análise
Usando o organismo modelo Drosophila melanogaster compiláronse datos sobe información xenómica e secuenciación deste organismo. Existe un modelo preditivo co cal un investigdor pode cargar a súa información xenómica e utilizar a base de datos de predición de sitios de empalme para obter información sobre a locaización dos sitios de empalme. Pode utilizarse The Berkeley Drosophila Project para incorporar estas investigacións e para anotar datos eucromáticos de alta calidade. O preditor de sitios de empalme pode ser unha gran ferramenta para o estudo de enfermidades humanas neste organismo modelo.
As mutacións de sitio de empalme poden analizarse usando a teoría da información.