腫瘤突變的類型豐富多樣,包括點突變,雜合性缺失,缺失突變,倒位等等。如下圖所示:
小師妹最近在學習腫瘤克隆進化的過程中,發現人類的點突變的分類與農學裡的差異較大,為了釐清這裡邊的關係,小師妹覺得非常有必要做一個系統的梳理。
農學中的點突變,之前在Nature Genetics|從GWAS結果裡挖掘候選基因方法微文中有描述,在GWAS定位的LD block中,將所有的SNP分為5類,再一次摘抄下來如下:
I:引起胺基酸編碼變化和可變剪切位點(位於內含子start或者end處的GT或者AG)的顯著關聯SNP;
II:位於基因5』端的顯著關聯SNP(比如起始密碼子ATG上遊2Kb內的SNP);
III:不滿足以上I和II標準的顯著關聯SNP(比如位於編碼區,但是並未引起胺基酸變化的內含子區或者3』端非編碼區);
IV:編碼區(coding regions)外的顯著關聯SNP;
V:不顯著關聯的SNP。
這裡邊最常見的分類就是基因區同義突變和非同義突變,然後就是promoter區的SNP突變。另外,農學中取樣的植物組織往往是葉片,也不存在體細胞這一說。醫學相關研究中對突變的分類更加細緻,什麼是體細胞突變(somatic mutation)?|腫瘤全外一文也闡述了體細胞突變(somatic mutation)和胚系突變(germline mutation)的概念。在腫瘤全外中,一般使用安捷倫V6捕獲探針,該探針雖然也有一部分的內含子和基因間區的探針,但是真正在分析的時候,重點還是關注基因外顯子上的突變。根據突變的DNA序列長度,突變可分為點突變(point mutation)和片段突變(fragment mutation)。當然還有其他的分類方式,比如根據突變類型可將突變分為四類:替換(substitutions)、缺失(deletion)、插入(insertions)、倒位(inversion)。本期微信我們重點看點突變。點突變在農學研究中常被稱為SNP(single nucleotide polymorphisms),即重點關注不同材料之間的鹼基多態性。而在腫瘤全外研究中,點突變被稱為SNV(single-nucleotide variants),即單鹼基變異,重點在變異。
根據點突變對基因轉錄和蛋白質翻譯產生的影響定性,可以把點突變分為同義突變(synonymous mutation)和非同義突變(non-synonymous mutation)二種。
同義突變,鹼基替換不引起胺基酸改變,則稱為又稱為中性突變(neutral mutation)或沉默突變(silent mutation)。同義突變的原因是點突變發生在密碼子的第三個核苷酸,由於遺傳密碼的簡併性,這個突變後的密碼子恰恰同突變前的密碼子編碼同一胺基酸,這樣,突變不會改變蛋白質中的胺基酸序列。
引起編碼胺基酸改變的點突變又稱為非同義突變/替換。非同義突變,又進一步分為錯義突變(missense mutation)和無義突變(nonsense mutation)。錯義突變是指受到影響的密碼子變成另一種新密碼子,編碼一個新的胺基酸,使胺基酸序列發生變化。錯義突變大多發生在密碼子的第一位或第二位核苷酸。無義突變是指一個編碼胺基酸的密碼子,在點突變後變成了一個終止密碼子,使多肽合成提前中止,產生了缺失原有羧基端片段的縮短的肽鏈。在多數情況下,這種被截短的蛋白質片段是沒有活性的。
另外,對於非同義突變後產生的影響(是否為有害突變),有不同的軟體方法進行相關的評估。比如PolyPhen2,SIFT,MutationTaster以及PMut均可實現。
在腫瘤全外相關研究中,還有另外一種突變,即拷貝數突變/替換(somatic copy number alterations,SCNA),這類突變的定義和鑑定,小師妹下次為您揭曉。