동의어 치환

Synonymous substitution
"동음이의어"와 관련된 단어는 동의어(동음이의)를 참조하십시오.

동의어 치환(항상 침묵하지 않지만 종종 침묵 치환이라고 함)은 생성된 아미노산 배열이 수정되지 않도록 단백질을 코드하는 유전자의 엑손에서 하나의 염기가 다른 염기에 대해 진화적으로 치환되는 것이다.이것은 유전자 코드가 "퇴화"되기 때문에 가능한데, 이것은 일부 아미노산이 하나 이상의 3염기 쌍 코돈에 의해 코드화된다는 것을 의미합니다; 주어진 아미노산에 대한 코돈의 일부는 같은 아미노산을 코드화하는 다른 것과 단지 하나의 염기 쌍으로 다르기 때문에, "정상" 염기를 대체한 돌연변이는 결과를 초래할 것입니다.유전자가 번역될 때 성장하는 폴리펩타이드 사슬에 동일한 아미노산이 결합됩니다.코드화되지 않은 DNA에 영향을 미치는 동의어 치환과 돌연변이는 종종 침묵 돌연변이로 간주되지만, 돌연변이가 항상 [1][2][3][4][5]침묵하는 것은 아니다.

동의어 돌연변이는 전사, 스플라이싱, mRNA 전송 및 번역에 영향을 줄 수 있으며, 이들 중 어느 것이든 결과 표현형을 변경하여 동의어 돌연변이를 [3]비침묵으로 만들 수 있습니다.희귀 코돈에 대한 tRNA의 기질 특이성은 번역 타이밍에 영향을 줄 수 있으며,[1] 그 결과 단백질의 동시 번역 접힘에 영향을 줄 수 있다.이것은 많은 종에서 관찰되는 코돈 사용 편견에 반영된다.익명의 치환에 의해 아미노산의 변화가 임의로 보수적(유사한 물리화학적 성질을 가진 아미노산에 대한 변화), 반보수적(예를 들어 양전하 아미노산에 대한 음성) 또는 라디칼(매우 다른 아미노산)로 분류될 수 있다.

유전 코드의 퇴화

단백질 번역은 20개의 아미노산 세트를 포함한다.이들 아미노산 각각은 코돈이라고 불리는 세 개의 DNA 염기쌍의 배열에 의해 암호화된다.64개의 가능한 코돈이 있지만, 20-22개의 부호화된 아미노산과 정지 신호(즉, 어떤 아미노산도 코드화되지 않고 번역이 중지되어야 함을 나타내는 최대 3개의 코돈으로 알려져 있는 코돈)가 있기 때문에, 일부 아미노산은 2, 3, 4, 또는 6개의 다른 코돈으로 코드화된다.예를 들어 코돈 TTT와 TTC는 모두 아미노산 페닐알라닌을 코드한다.이것은 종종 유전자 코드의 중복이라고 불린다.용장성을 위한 두 가지 메커니즘이 있습니다: 여러 개의 다른 전달 RNA가 동일한 아미노산을 전달할 수 있거나, 또는 하나의 tRNA가 코돈의 위치 3에 비표준적인 흔들림 염기를 가질 수 있으며, 코돈에서 하나 이상의 염기를 인식할 수 있습니다.

상기 페닐알라닌의 예에서는 TTT 코돈의 위치 3에 있는 염기가 C로 치환되어 코돈 TTC를 떠난다고 가정한다.단백질의 그 위치에 있는 아미노산은 페닐알라닌으로 남을 것이다.따라서 치환은 동의어입니다.

진화

동의어 또는 침묵의 돌연변이가 일어날 때, 변화는 종종 중립적인 것으로 추정되는데, 이것은 새로운 유전자를 가진 개인이 생존하고 번식하는 적합성에 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다.

일부 코돈은 다른 코돈보다 더 효율적으로(또는 더 정확하게) 번역되기 때문에 동의어 변경은 중립적이지 않을 수 있습니다.예를 들어 초파리알코올탈수소효소 유전자의 몇 가지 동의어 변화가 도입되어 몇 가지 코돈이 차선의 동의어로 바뀌었을 때, 코드화된 효소의 생산은 감소했고[6] 성충파리는 에탄올 [7]내성을 더 낮췄다.박테리아에서 동물에 이르는 많은 유기체들은 특정한 동의어 코돈을 편향적으로 사용한다.이러한 코돈 사용 편차는 다양한 이유로 발생할 수 있으며, 일부는 선택적이고 일부는 중립적입니다.사카로미세스 세레비시아에 동의어 코돈 사용은 mRNA 접힘 안정성에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, mRNA는 다른 [8]코돈을 선호하는 다른 단백질 2차 구조를 부호화한다.

동의어 변화가 항상 중립적이지 않은 또 다른 이유는 exon-intron 경계에 가까운 exon 배열이 RNA 스플라이싱 신호로 기능한다는 사실이다.동의어 돌연변이에 의해 스플라이싱 신호가 파괴되면 최종 단백질에는 엑손이 나타나지 않는다.그 결과 단백질이 잘립니다.한 연구는 낭포성 섬유화 경막 전도도 조절 유전자의 엑손 12에 영향을 미치는 동의어 변이의 약 4분의 1이 엑손 12를 [9]건너뛴다는 것을 발견했다.

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레퍼런스

  1. ^ a b Kimchi-Sarfaty, C.; Oh, J. M.; Kim, I.-W.; Sauna, Z. E.; Calcagno, A. M.; Ambudkar, S. V.; Gottesman, M. M. (26 January 2007). "A "Silent" Polymorphism in the MDR1 Gene Changes Substrate Specificity". Science. 315 (5811): 525–8. Bibcode:2007Sci...315..525K. doi:10.1126/science.1135308. PMID 17185560. S2CID 15146955.
  2. ^ Chamary, JV; Parmley, JL; Hurst, LD (February 2006). "Hearing silence: non-neutral evolution at synonymous sites in mammals". Nature Reviews Genetics. 7 (2): 98–108. doi:10.1038/nrg1770. PMID 16418745. S2CID 25713689.
  3. ^ a b Goymer, Patrick (February 2007). "Synonymous mutations break their silence". Nature Reviews Genetics. 8 (2): 92. doi:10.1038/nrg2056. S2CID 29882152.
  4. ^ Zhou, Tong; Ko, Eun A.; Gu, Wanjun; Lim, Inja; Bang, Hyoweon; Ko, Jae-Hong; Uversky, Vladimir N. (31 October 2012). "Non-Silent Story on Synonymous Sites in Voltage-Gated Ion Channel Genes". PLOS ONE. 7 (10): e48541. Bibcode:2012PLoSO...748541Z. doi:10.1371/journal.pone.0048541. PMC 3485311. PMID 23119053.
  5. ^ Graur, Dan (2003). "Single Base Mutation" (PDF). In Cooper, David N. (ed.). Nature Encyclopedia of the Human Genome. MacMillan. ISBN 0333803868.
  6. ^ Carlini, David B.; Stephan, Wolfgang (2003). "In vivo introduction of unpreferred synonymous codons into the Drosophila Adh gene results in reduced levels of ADH protein". Genetics. 163 (1): 239–243. doi:10.1093/genetics/163.1.239. PMC 1462401. PMID 12586711.
  7. ^ Carlini, David B. (2004). "Experimental reduction of codon bias in the Drosophila alcohol dehydrogenase gene results in decreased ethanol tolerance of adult flies". Journal of Evolutionary Biology. 17 (4): 779–785. doi:10.1111/j.1420-9101.2004.00725.x. PMID 15271077.
  8. ^ Kahali, Bratati; Basak Surajit; Ghosh Tapash Chandra (March 2007). "Reinvestigating the codon and amino acid usage of S. cerevisiae genome: a new insight from protein secondary structure analysis". Biochem. Biophys. Res. Commun. 354 (3): 693–9. doi:10.1016/j.bbrc.2007.01.038. PMID 17258174.
  9. ^ 를 클릭합니다Pagani, Franco; Raponi, Michela; Baralle, Francisco E. (2005). "Synonymous mutations in CFTR exon 12 affect splicing and are not neutral in evolution". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (18): 6368–72. Bibcode:2005PNAS..102.6368P. doi:10.1073/pnas.0502288102. PMC 1088389. PMID 15840711..