Спектр однонуклеотидных замен в сайтах сплайсинга мРНК генов человека: причины и последствия

Систематизированы 101 случай точечных мутаций, расположенных вблизи сайтов сплайсинга мРНК и признанных причиной наследственных заболеваний человека вследствие нарушения точности или эффективности сплайсинга мРНК. Эти данные включают 62 мутации в 5'-сайтах сплайсинга, 26 — в 3'-сайтах и 13 мутаций, приводящих к образованию новых сайтов сплайсинга. По оценкам, до 15% всех точечных мутаций, вызывающих наследственные заболевания человека, приводят к дефектам сплайсинга мРНК. Среди мутаций 5'-сайтов сплайсинга 60% затрагивали инвариантный динуклеотид GT; мутации распределялись неслучайным образом: их было больше ожидаемого на позициях +1 и +2 и, по-видимому, меньше — на позициях −1 и −2. Среди мутаций 3'-сайтов сплайсинга 87% затрагивали инвариантный динуклеотид AG; на позиции −2 также отмечалось превышение ожидаемого числа мутаций. Такая неслучайность отражает эволюционную консервативность, выявленную ранее в консенсусных последовательностях сайтов сплайсинга, полученных для генов приматов, и, вероятнее всего, обусловлена смещением выявления, связанным с различной выраженностью фенотипических последствий конкретных повреждений. Спектр точечных мутаций также был резко смещён: пурины достоверно чаще оказывались замещающими нуклеотидами, возможно вследствие стерических препятствий, например при связывании U1 snRNA с 5'-сайтами сплайсинга. Кроме того, сайты сплайсинга, поражённые точечными мутациями, вызывающими наследственные заболевания человека, существенно отличались от консенсусных последовательностей сайтов сплайсинга. При количественной оценке сходства с помощью «консенсусного значения» в последовательностях дикого типа мутировавших сайтов сплайсинга практически отсутствовали как крайне низкие, так и крайне высокие значения. Таким образом, сайты сплайсинга со средней степенью сходства с консенсусной последовательностью могут быть более подвержены повреждающему действию мутаций. Что касается фенотипических последствий мутаций для сплайсинга мРНК, пропуск экзонов встречался чаще, чем использование криптических сайтов сплайсинга. Представлены данные, свидетельствующие о том, что, по крайней мере при мутациях 5'-сайтов сплайсинга, использование криптических сайтов предпочтительно в условиях, когда (1) в непосредственной близости присутствует несколько таких сайтов и (2) эти сайты достаточно сходны с консенсусной последовательностью сплайсинга, чтобы успешно конкурировать с мутировавшим сайтом. Введено новое понятие «потенциал использования криптических сайтов сплайсинга» для количественной оценки этих характеристик и прогнозирования относительной частоты пропуска экзонов и использования криптических сайтов сплайсинга после мутации нормального сайта сплайсинга.