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人類的疾病易感性、藥物療效及毒副反應(yīng)，普遍存在個體及種群間的差異。越來越多的證據(jù)表明，遺傳變異是決定這些差異的主要因素。隨著人類基因組計劃的完成，人類變異基因組計劃（HVP）、全基因組關(guān)聯(lián)性研究（Wholegenomeassociationstudy,WGAS）的開展，發(fā)現(xiàn)人類基因組變異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出早期估計的水平［1］。其中單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism,SNP）是指在基因組水平上由單個核苷酸的變異所引起的DNA序列多態(tài)性，即指基因組內(nèi)特定核苷酸位置上存在兩種以上不同的堿基，其中最少一種在群體中的頻率不<1%。它是人類可遺傳的變異中最常見的一種，占所有已知多態(tài)性的90%以上。在人類基因組中發(fā)生頻率約為1/100～1/1000推測SNP的數(shù)量達(dá)到300萬～3000萬［3］。具有數(shù)量多，分布廣泛；適于快速、規(guī)模化篩查；突變率低，穩(wěn)定性好等優(yōu)點。被稱為繼限制性酶切片段長度多態(tài)性和微衛(wèi)星重復(fù)序列之后的“第三代遺傳分子標(biāo)志”。SNP是疾病易感性、藥物反應(yīng)等個體間差異的主要決定因素［2］，被廣泛應(yīng)用于疾病風(fēng)險預(yù)測、個體化用藥指導(dǎo)等領(lǐng)域，也是腫瘤基因組學(xué)、藥物基因組學(xué)及營養(yǎng)基因組學(xué)等研究的重要工具。依照其在基因組中的位置分為:基因編碼區(qū)SNPs（coding-regionSNPs，cSNPs）、基因周邊SNPs（perigenicSNPs，pSNPs）和基因間SNPs(intergenicSNPs,iSNPs)。cSNPs比較少，變異率僅為周圍序列的1/5［3,4］，但由于它與蛋白結(jié)構(gòu)和功能直接相關(guān)，長期以來受到更多關(guān)注。cSNP又可分為同義cSNPs(synonymouscSNP)和非同義cSNPs(non-synonymouscSNPs)。非同義cSNPs(non-synonymouscSNPs)密碼子變異可導(dǎo)致所編碼氨基酸的改變。同義SNPs改變密碼子但不改變所翻譯蛋白質(zhì)的氨基酸序列，一般認(rèn)為它不影響蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能，因而被稱為“靜寂snp(silenceSNP)”，在疾病機(jī)理研究和遺傳分子標(biāo)志篩選中往往被忽略。

然而，同義SNP真的是“沉默無聲”的嗎？是否僅僅是進(jìn)化過程中，對環(huán)境壓力的適應(yīng)和自然選擇而形成的“密碼子使用偏好”在基因組中的遺跡？情況并非如此，研究發(fā)現(xiàn)某些同義SNP與疾病風(fēng)險相關(guān)，有些則影響藥物作用的特異性。例如角化粒（corneodesmosin）基因的同義SNP與牛皮癬發(fā)病相關(guān)［5］，ApoE基因和低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白6（Low-densitylipoproteinreceptor-relatedprotein6）基因同義SNP增加攜帶者阿滋海默綜合征發(fā)病風(fēng)險相關(guān)［6～8］。

以往研究顯現(xiàn)，同義SNP或同義突變雖不改變編碼蛋白的氨基酸序列，但可能影響蛋白的表達(dá)水平，主要通過三種機(jī)理。

1影響翻譯效率

密碼子與其對應(yīng)的tRNA決定翻譯速度，如果密碼子對應(yīng)的tRNA的頻度高，則翻譯速率高。在自然選擇的過程中，生物體中高表達(dá)蛋白一般選擇使用頻度最高的tRNA及其對應(yīng)密碼子，如變異產(chǎn)生罕見密碼子則翻譯效率降低［9］。同義密碼子的選擇和tRNA的頻度偏向性存在同步進(jìn)化機(jī)制，即存在同義SNP與tRNA頻度的正反饋，使得二者相協(xié)調(diào)［10,11］。此種機(jī)制目前尚存在爭議，也有一些研究報道密碼子與翻譯效率沒有明顯關(guān)聯(lián)［12,13］。

2影響mRNA穩(wěn)定性

由于同義SNP改變mRNA的核苷酸組成，影響mRNA的二級結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響其穩(wěn)定性。當(dāng)mRNA中G/C含量增加，尤其是密碼子的第三位堿基由A/U被G/C所替代時，減少酶對富含AU基序的識別，降低酶降解機(jī)會，將增加mRNA的穩(wěn)定性［14,15］。例如DRD2基因同義SNP（C957T）改變mRNA穩(wěn)定性，增加精神分裂癥及酒精成癮癥的發(fā)病風(fēng)險［16］。角化粒基因同義改變mRNA與DNA結(jié)合蛋白的親和力而影響其穩(wěn)定性，增加牛皮癬發(fā)病風(fēng)險［5］。

3影響拼接控制

同義SNP可產(chǎn)生隱含的拼接位點［17］或影響拼接控制元件，如外顯子拼接增強(qiáng)子（exonicsplicingenhancers,ESEs）、外顯子拼接寂靜子（exonicsplicingsilencers,ESSs）［18,19］，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄子的異常拼接。異常拼接還可能影響非同義SNP及氨基酸的使用［20,21］。這是目前受到廣泛接受的機(jī)制，有許多同義SNP通過此機(jī)制影響疾病發(fā)生的報道。例如APC基因（R623R,H652H,R653R）與家族性腺瘤樣息肉［22，23］、ATM基因(S706S,S1135S)與運動失調(diào)性毛細(xì)血管擴(kuò)張癥［22］、CYP27A1基因(G112G)與腦腱黃瘤病［22］、PAH基因(V399V)與苯丙酮尿癥［22］、TGFBR2基因(Q508Q)與馬凡氏綜合征等［24］。

值得一提的是最近Sauna等對多耐藥基因（multidrugresistance1,MDR1）的研究。MDR1編碼P糖蛋白（P-gp）參與多種藥物的吸收、分布、代謝、排泄及毒性反應(yīng)(ADEMT)［25］。1236C>T/2677G>T/3435C>T是中國、印度及日本等人群中最常見的單倍體型，分布頻率可達(dá)31%～49%［26］，其中1236C>T,3435C>T為同義SNP和2677G>T為非同義SNP。此單倍體型攜帶者對環(huán)孢素A及維拉帕米的逆向轉(zhuǎn)運能力降低［27］。依照生化經(jīng)典理論，“蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)決定空間結(jié)構(gòu),氨基酸序列相同，一般不改變蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)和功能。”最初推測P-gp的功能改變由其非同義SNP（2677G>T）所決定。Kimchi-Sarfaty等采用瞬時表達(dá)系統(tǒng)表達(dá)了多種MDR1變異體，用流式細(xì)胞儀分析不同變異體蛋白對熒光標(biāo)記底物的轉(zhuǎn)運能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)單獨非同義SNP并不改其轉(zhuǎn)運能力。而且此單倍體型變異基因可轉(zhuǎn)錄完整的全長mRNA，蛋白表達(dá)水平及定位無變化，氨基酸測序完全正確。排除了因使用罕見密碼子導(dǎo)致蛋白翻譯速度、mRNA穩(wěn)定性及拼接異常等可能機(jī)制。那么是否蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變？隨后，采用結(jié)構(gòu)特異性抗P-gp抗體（UIC2）,發(fā)現(xiàn)單倍型和野生型P-gp存在抗體反應(yīng)性的差異，證實存在細(xì)微的空間結(jié)構(gòu)改變。這無疑對“同義SNP不影響蛋白結(jié)構(gòu)和功能”的傳統(tǒng)觀念提出了挑戰(zhàn)。

蛋白質(zhì)在翻譯過程中同步進(jìn)行肽鏈折疊，肽鏈內(nèi)已折疊和非折疊區(qū)相互接觸和相互作用，隨時影響瞬時及最終的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)［28］。蛋白質(zhì)折疊除受到熱效學(xué)控制（thermodynamiccontrol），即傳統(tǒng)的氨基酸組成決定相互間的能量關(guān)系，決定蛋白質(zhì)折疊取向和決定空間結(jié)構(gòu)。還存在動力學(xué)控制（kineticcontrol）機(jī)制，恰當(dāng)?shù)姆g速度和翻譯停頓可能是保證正確折疊的必要條件［29］。同義SNP改變密碼子選擇和使用，可能影響蛋白折疊的動力學(xué)控制，1236C>T/2677G>T/3435C>T單倍體型可能正是由于密碼子的替換，改變了翻譯速度或節(jié)奏，引起P-gp蛋白局部結(jié)構(gòu)的細(xì)微改變，改變對底物或調(diào)節(jié)分子的親和力。

同義SNP對蛋白結(jié)構(gòu)的影響盡管看似微弱，但對其功能及相關(guān)臨床表型可能產(chǎn)生不可忽視的作用。尤其是多基因復(fù)雜性疾病，每個相關(guān)基因在發(fā)病所起作用都較微弱。疾病是多種變異效果的相互疊加和協(xié)同效應(yīng)的結(jié)果。同義SNP的研究不僅從理論上對蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的決定條件提出了新的觀點，同時使我們重新審視以往在基因多態(tài)性篩查、分子標(biāo)志鑒定中所忽略的同義SNP，它占編碼區(qū)SNP的一半數(shù)量，極可能是被長期漠視的一個寶藏。對其進(jìn)行認(rèn)真研究和開發(fā)，有助于了解疾病發(fā)生機(jī)制和病因，并發(fā)現(xiàn)新的分子標(biāo)志，應(yīng)用于疾病風(fēng)險預(yù)防及個體化用藥指導(dǎo)等領(lǐng)域。