基因突變類型分類

寫在前面的話:

基因突變,指基因在結構上發(fā)生堿基對組成或排列順序的改變。突變可以發(fā)生于編碼序列,也可發(fā)生在啟動子、內含子和剪切位點等非編碼序列。


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1. 根據遺傳性質是否改變分為兩類:

在進化上常常提到的突變一般指發(fā)生在生殖(Germline) 細胞中的突變,會通過遺傳影響后代性狀。發(fā)生在體細胞(Somatic)中的突變一般不會影響后代的性狀。對于突變又分野生型和突變型。野生型即為自然界中普遍存在的性狀,對應的則為突變型。

2. 根據突變序列長短進行分類:

可分為點突變和片段突變。

3. 根據基因結構分為以下幾類:

  • 置換(>):一個核苷酸被另一個核苷酸替代,使用“>”來表示;示例g.1318G>T;
  • 缺失(del):一個或多個核苷酸被移除,使用“del”進行描述;例如g.3661_3706del;
  • 倒置(inv):與原始序列反向互補的新的核苷酸序列(大于1個核苷酸)替換原始序列;例如由CTCGA變?yōu)門CGAG,使用”inv“表示;
  • 重復(dup):一個或多個核苷酸拷貝直接插入原始序列的下游,使用“dup”表示;
  • 插入(ins):序列中插入一個或多個核苷酸,并且插入序列并非上游序列拷貝;
  • 缺失-插入(delins/indel):一個或多個核苷酸被其他核苷酸替代,但并不是發(fā)生替代、倒置和轉置;
  • 轉換(con):一種特殊類型的缺失-插入,其中替代原始序列的核苷酸序列是來自基因組中另一個位點的序列拷貝。

4. 根據蛋白質結構改變分類為以下幾類,也是臨床上最為關注的分類方法:

  • 同義突變(Synonymous mutation):由于遺傳密碼子存在簡并性,堿基置換后密碼子雖然發(fā)生改變,不會影響所編碼的氨基酸,只是會影響編碼效率。這里做個筆記,簡并性最初來源于描述量子力學中波的狀態(tài)和能級的關系,表示多種狀態(tài)對應一種現象。同義突變示例如下:
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  • 錯義突變(Missense mutation):編碼某種氨基酸的密碼子經堿基替換成另一種氨基酸的密碼子,從而使多肽鏈的氨基酸種類和序列發(fā)生改變。錯義突變的結果通常能使多肽鏈喪失原有功能,許多蛋白質的異常就是由錯義突變引起的。屬于非同義突變的一種,示例如下:


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  • 無義突變(Nonsense mutation ):終止密碼子也稱為無義密碼子(包括UAA、UAG、UGA),無義突變指由于某個堿基的改變使代表某種氨基酸的密碼子突變?yōu)榻K止密碼子,從而使肽鏈合成提前終止。是導致產生終止密碼子提前或在轉錄mRNA中產生無義密碼子的點突變,因此,獲得的蛋白質要么短,要么無功能。屬于非同義突變的一種,示例如下:


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  • 終止密碼子突變:與無義突變對,堿基替換后改變了終止密碼子,使其變成具有氨基酸編碼功能的遺傳密碼子,使本應終止延伸的多肽鏈合成異常地持續(xù)進行。終止密碼子突變會使多肽鏈長度延長,其結果也必然形成功能異常的蛋白質結構分子。示例如下:


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  • 移碼突變( Frame shift mutation):是指DNA分子由于某位點堿基的缺失或插入,引起閱讀框架變化,造成下游的一系列密碼改變,使原來編碼某種肽鏈的基因變成編碼另一種完全不同的肽鏈序列。示例如下:


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  • 經典剪切位點突變(Classical splice site mutation):剪切是指發(fā)生DNA轉錄成RNA后,去掉內含子的過程。在剪切過程中,內含子與外顯子的連接區(qū)域堿基序列為外顯子+GT+內含子+AG時,GT...AG某一位點發(fā)生突變時,會造成剪切異常。示例如下:


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  • 動態(tài)突變(Dynamic mutation):又稱為不穩(wěn)定三核苷酸重復序列,在基因的編碼區(qū)、3’或5’-UTR、啟動子區(qū)、內含子區(qū)出現三核苷酸重復,及其他長短不等的小衛(wèi)星、微衛(wèi)星序列的重復拷貝數,在減數分裂或體細胞的有絲分裂過程中發(fā)生擴增而造成遺傳物質的不穩(wěn)定狀態(tài)。三核苷酸重復的次數可隨著世代的傳遞而呈現逐代遞增的累加突變效應,因而被稱為動態(tài)突變。已知的動態(tài)突變性疾病已超過30余種,如Huntington病,脆性X綜合征、脊髓小腦共濟失調、強直性肌營養(yǎng)不良等。
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總結:

在致病性上,上述幾種突變類型里同義突變多數為不致病,在臨床上基本上不會關注。錯義突變?yōu)榭赡苤虏⊥蛔儯鋵Χ嚯逆湹慕Y構影響比較小。而無義突變、終止密碼子突變、移碼突變、經典剪切位點突變都屬于對蛋白功能影響較大的突變,多數為致病突變。

參考:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/123205250

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