Інсерцыя (генетыка)

У генетыцы інсерцыя — гэта даданне адной або некалькіх пар асноў нуклеатыдаў у паслядоўнасць ДНК. Гэта часта можа адбывацца ў мікрасатэлітных рэгіёнах з-за памылкі ДНК-палімеразы пры рэплікацыі. Устаўкі могуць быць любога памеру: ад адной пары асноў, няправільна ўстаўленай у паслядоўнасць ДНК, да ўчастка адной храмасомы, устаўленай у іншую. Мяркуецца, што механізм самых маленькіх мутацый інсерцыі адзінай асновы заключаецца ў падзеле пары асноў паміж матрычным і праймерным ланцужкамі з наступным нагрувашчваннем несуседніх асноў, якое можа адбывацца лакальна ў актыўным цэнтры ДНК-палімеразы.^[1] На храмасомным узроўні пад інсерцыяй маецца на ўвазе ўстаўка паслядоўнасці ў храмасому з іншай храмасомы. Гэта можа адбыцца з-за неаднолькавага красінговеру падчас меёзу.

Адлюстраванне інсерцыі на храмасомным узроўні

Далучэнне N-вобласці — гэта далучэнне канцавой дэзаксінуклеатыдылтрансферазай некадуючых нуклеатыдаў падчас рэкамбінацыі.

Інсерцыя P нуклеатыдаў — гэта ўстаўка паліндромных паслядоўнасцей, закадаваных канцамі рэкамбінуючых сегментаў гена.

Трынуклеатыдныя паўторы класіфікуюцца як інсерцыйныя мутацыі^[2][3], а часам і як асобны клас мутацый.^[4]

Метады

Нуклеаза цынкавага пальца (ZFN), эфектарная нуклеаза, падобная на актыватар транскрыпцыі (TALEN) і рэдагаванне гена CRISPR — гэта тры асноўныя метады, якія выкарыстоўваліся ў папярэдніх даследаваннях для дасягнення ўстаўкі гена. Інструменты CRISPR/Cas ужо сталі аднымі з найбольш часта выкарыстоўваемых метадаў сучасных даследаванняў.

На аснове інструментаў CRISPR/Cas ужо былі распрацаваны розныя сістэмы для дасягнення пэўных функцый. Напрыклад, адной з стратэгій з’яўляецца сістэма двухланцуговых нуклеаз з выкарыстаннем бялку Cas9 з адной кіруючай РНК (sgRNA), а затым дасягненне інсерцыі гена шляхам злучэння канцоў або дзялення клетак з дапамогай сістэмы рэпарацыі ДНК.^[5] Іншым прыкладам з’яўляецца сістэма прайм-рэдагавання, якая выкарыстоўвае ніказу Cas9 і кіруючую прайм-РНК для рэдагавання (pegRNA), якая нясе таргетныя гены.^[5]

Адным з абмежаванняў сучаснай тэхналогіі з’яўляецца тое, што памер для дакладнай устаўкі ДНК недастаткова вялікі^[6], каб задаволіць попыт пры даследаваннях геному. Транспазіцыя ДНК з напраўляючай РНК — гэта новая вобласць для вырашэння гэтай праблемы.^[7] Больш эфектыўныя метады плануецца распрацаваць і прымяніць у галіне геномнай інжынерыі.

Эфекты

Устаўкі могуць быць асабліва небяспечнымі, калі яны адбываюцца ў экзоне, вобласці кадавання амінакіслот гена. Мутацыя зруху рамкі счытвання, якая змяняе рамку счытвання гена, узнікае, калі колькасць устаўленых нуклеатыдаў не дзеліцца на тры, то-бок колькасці нуклеатыдаў на кадон. Мутацыі зруху рамкі счытвання змяняюць усе амінакіслоты, закадаваныя генам пасля мутацыі. Звычайна ўстаўкі і наступная мутацыя зруху рамкі счытвання прыводзяць да таго, што актыўная трансляцыя гена сутыкаецца з заўчасным стоп-кадонам, што прыводзіць да спынення трансляцыі і прадукцыі ўсечанага бялку. Транскрыпты, якія нясуць мутацыю зруху рамкі счытвання, таксама могуць пагаршацца шляхам нонсэнс-апасродкаванага распаду падчас трансляцыі, што не прыводзіць да ўзнікнення бялковага прадукту. У выпадку трансляцыі, усечаныя бялкі часта не могуць функцыянаваць належным чынам і могуць прывесці да любой колькасці генетычных парушэнняў у залежнасці ад гена, у якім адбываецца інсерцыя.^[8]

Інсерцыі ў рамку счытвання адбываюцца, калі рамка счытвання не змяняецца ў выніку ўстаўкі; колькасць устаўленых нуклеатыдаў дзеліцца на тры. Рамка счытвання застаецца непашкоджанай пасля ўстаўкі, і трансляцыя, хутчэй за ўсё, завершыцца, калі ўстаўленыя нуклеатыды не кадуюць стоп-кадон. Аднак з-за ўстаўленых нуклеатыдаў гатовы бялок будзе мець, у залежнасці ад памеру ўстаўкі, некалькі новых амінакіслот, якія могуць паўплываць на функцыю бялку.

Гл. таксама

• Індэл
• Інсерцыйны мутагенез
• Дэлецыя (генетыка)