在人類遺傳學中,無義突變是一種會導致早期終止碼(stop codon)形成的變異,這種突變能使得轉錄出來的mRNA提前終止翻譯,進而產生不完整的蛋白質。根據最新的研究,無義突變在某些情況下並不一定會造成危害,其影響程度取決於突變發生的位置以及對應蛋白質功能的影響。
約有10%的基因相關疾病患者與無義突變有直接關聯,常見的疾病包括杜氏肌營養不良、囊性纖維化及某些癌症等。
這些無義突變的特徵是它們位於mRNA的特定位置,而這些位置對於蛋白質的功能及結構至關重要。舉個例子,如果一個無義突變發生在接近最初終止碼的位置,則這個突變可能對蛋白質的功能影響較小,相反地,若突變發生在核算更關鍵的區域,則會導致蛋白質無法正常構造,進而影響細胞的生物學過程。
無義突變大多呈現有害性結果,這是自然環境中最常見的觀察結果。這類突變往往會減少生物的適應性以及繁殖成功的機會。
例如,無義突變若發生在控制重要蛋白質合成的基因中,可能會導致結構或功能的缺陷,進而影響生物的存活。
此外,並非所有的無義突變都是有害的。在某些情況下,它們的影響可能是中性的,意味著這種變化不會明顯影響生物的整體健康或功能。更少見的是,無義突變能夠引發有益結果,例如如果突變導致停止產生某些有毒的蛋白質,則可能會改善生物的適應能力。
許多生物機制能夠幫助應對這些突變帶來的破壞。無義媒介的mRNA降解系統是一個例子,該機制能有效地降解那些含有無義突變的mRNA,從而避免轉譯過程中產生非功能性蛋白質。
根據研究,無義突變約占引起人類疾病的單核苷酸取代中20%。當前已知的疾病包括囊性纖維化、β-地中海貧血等。
舉例來說,囊性纖維化的G542X突變在Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator(CFTR)基因中就屬於無義突變的範疇。
目前針對無義突變相關疾病的治療策略包括減少NMD效果、促使翻譯過程中繞過早期終止碼的進程。某些小分子藥物已經證實能夠促進錯誤終止碼的“讀取”,如阿米卡星與阿塔魯倫(Ataluren)。
阿塔魯倫已經在某些地區得到批准用於杜氏肌營養不良的治療,但目前在囊性纖維化的臨床試驗中則未達到主要指標,這引起了疾病治療領域的持續關注。
無義突變在遺傳學中的意義不容忽視,它們不僅自己影響蛋白質的功能,還引發了許多關於遺傳疾病及其潛在治療方法的思考。你是否想過,無義突變可能會成為未來基因療法的一個契機?