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遺傳密碼中的破壞性突變：什麼是無義突變？
在基因組學中，無義突變（nonsense mutation）是一種點突變，這種突變改變了DNA序列，導致生成無義密碼子（nonsense codon），即在轉錄的mRNA中出現早期終止的情況。這通常會導致產生不完全、截斷的蛋白質，甚至可能是非功能的蛋白質。儘管無義突變的影響通常被認為是負面的，但實際上它們不一定都對生物體有害。
無義突變的功能性影響取決於多個方面，包括終止密碼子在編碼DNA中的位置。
例如，無義突變的影響可能取決於該突變與原有終止密碼子的距離，以及對功能性子域的影響程度。由於無義突變導致多肽鏈的過早終止，因此也被稱為链终止突变。這些突變的影響範圍不一，且對不同基因和組織的影響率各異，大約有10%的面臨遺傳疾病的患者與無義突變有關。
無義突變的結果
有害結果
在多數情況下，無義突變會導致有害的結果，這是最常見的自然現象。有害的無義突變會降低生物的整體適應性及生殖成功率。例如，發生在編碼某一特定蛋白質的基因上的無義突變，可能會導致蛋白質的結構或功能缺陷，這對該生物的生存可能會產生重大影響。
中性結果
中性無義突變則不會對生物造成任何益處或損害。在這種情況下，突變的效果並不明顯，意味著這種變化不會對生物造成正面或負面的影響。一些突變可能發生在接近原有終止密碼子的地方，因此它們的影響可能並不明顯。這麼說來，這種情況相對少見。
有益結果
有益的無義突變被認為是最罕見的突變結果。這類突變反而會提高生物的整體適應性及生殖成功率。儘管無義突變引入的早期終止密碼子通常會導致損害，但在某些情況下，這種突變可能會中斷某些不正常或有毒的蛋白質的生成，從而提高生物的生存率。
抑制無義突變的機制
為了抑制無義突變產生的負面影響，許多生物體，包括人類，都會使用無義介導的mRNA衰減（nonsense-mediated mRNA decay, NMD）途徑。這種機制會在蛋白質合成前降解包含無義突變的mRNA，從而避免產生不功能的多肽。
一些生物還可以通過改變tRNA來抑制無義突變的損害，這種類型的tRNA被稱為抑制tRNA。
與疾病相關的常見無義突變
無義突變約占人類疾病相關單核苷酸替換的20%。這些突變的病理往往是因為完整蛋白質的數量減少，因為只有5-25%的含有無義突變的轉錄物不會經歷衰減過程。
無義突變疾病的治療策略
針對無義突變導致的疾病，治療策略旨在恢復正常功能，通過降低NMD的效率，促進翻譯過程中對早期終止密碼子的忽略，或者直接編輯基因組中的無義突變。最近的研究已經探索了抑制NMD的抗反義寡核苷酸，並且一些合成的抑制tRNA被用作潛在的治療手段。
如同 Ataluren 這類藥物，有助於選擇性地讀取異常的終止密碼子，讓其成為治療無義突變相關疾病的潛在選擇。
無義突變在基因組中扮演著重要角色，從疾病的產生到治療的探索，無義突變的影響深遠而複雜。那麼，在未來的基因治療中，我們是否能找到更具有效性的方法來對抗這些影響？
