Mutasi nonsense mewakili sekitar 10% dari mutasi yang bertanggung jawab untuk patologi terkait genetik (Mort et al., 2008) menarik perhatian para peneliti dan industri untuk secara khusus memperbaikinya. Berbagai strategi telah dikembangkan untuk memperbaiki mutasi nonsense.
Karena mutasi nonsense tidak murni spesifik pasien dan ditemukan dalam berbagai patologi, strategi untuk mengoreksi mutasi nonsense lebih merupakan contoh terapi yang ditargetkan daripada kasus obat pribadi. Beberapa dari strategi ini adalah mutasi yang tidak spesifik, dan beberapa dapat diterapkan pada berbagai kategori mutasi yang berbeda.
Akhirnya, beberapa akan mempengaruhi DNA genomik dan beberapa akan menargetkan RNA saja, tidak termasuk masalah etika keturunan. Secara keseluruhan, semua menunjukkan beberapa sifat menarik untuk memperbaiki mutasi nonsense, tetapi semua memiliki kelemahan.
Pengertian Mutasi nonsense
Dalam genetika, mutasi nonsense adalah jenis mutasi titik dalam urutan DNA yang menyebabkan munculnya kodon terminasi prematur, juga disebut kodon nonsense, dalam mRNA yang ditranskripsi, yang pada gilirannya mengarah ke produksi produk protein terpotong, tidak lengkap dan biasanya tidak berfungsi.
Mutasi nonsense berbeda dari mutasi titik yang menyebabkan perubahan satu asam amino dengan yang lain. Beberapa penyakit genetik yang paling serius seperti talasemia atau distrofi otot Duchenne disebabkan oleh mutasi nonsense.
Mutasi nonsense memunculkan penghentian prematur translasi dan polipeptida terpotong. Mereka menyumbang ~ 11% dari semua lesi gen yang dijelaskan yang menyebabkan penyakit bawaan manusia dan ~ 20% dari substitusi pasangan basa tunggal yang terkait dengan penyakit yang mempengaruhi daerah pengkodean gen (492).
Mutasi nonsense patologis menghasilkan TGA (38,5%), TAG (40,4%), dan TAA (21,1%) terjadi dalam proporsi yang berbeda dengan kodon stop yang terjadi secara alami (492). Dari 23 substitusi nukleotida berbeda yang menimbulkan mutasi tidak masuk akal, yang paling sering adalah CGA → TGA (21%; dihasilkan dari deaminasi yang dimediasi metilasi) dan CAG → TAG (19%) (492).
Frekuensi mutasi nonsense yang berbeda sebagian besar dapat dijelaskan dalam hal tingkat substitusi nukleotida variabel sehingga tidak perlu untuk menerapkan efisiensi terminasi translasi diferensial atau penggunaan kodon diferensial.
Mutasi nonsense biasanya dikaitkan dengan penurunan tingkat mRNA sitoplasma. Mekanisme “NMD” ini bertanggung jawab atas degradasi mRNA yang mengandung kodon terminasi dini pada posisi setidaknya 50 nt hulu dari batas ekson-ekson (494) tetapi tidak universal (495). Satu atau lebih parameter dapat dipengaruhi: laju transkripsi, efisiensi pemrosesan mRNA atau transportasi ke sitoplasma, atau stabilitas mRNA.
Contoh Mutasi Nonsense
DNA: 5 ‘- ATG ACT CAC CGA GCG CGA AGC TGA – 3’
3 ‘- TAC TGA GTG GCT CGC GCT TCG ACT – 5’
MRNA: 5 ‘- AUG ACU CAC CGA GCG CGA AGC UGA – 3’
Protein: Bertemu dengan Arg Ala Arg Ser Stop (kodon terminasi)
Misalkan suatu mutasi dimasukkan ke dalam triplet keempat dalam sekuens DNA (CGA), yang menyebabkan sitosin digantikan oleh timin, yang menyebabkan munculnya kodon (TGA) dalam sekuens DNA. Karena ketika kodon TGA ditranskripsi, ia menjadi n UGA, transkrip yang dihasilkan dan produk proteinnya adalah:
DNA: 5 ‘- ATG ACT CAC TGA GCG CGA AGC TGA – 3’
3 ‘- TAC TGA GTG ACT CGC GCT TCG ACT – 5’
MRNA: 5 ‘- AUG ACU CAC UGA GCG CGU AGC UGA – 3’
Protein: Bertemu dengan kodon stop
Sisa kodon mRNA tidak diterjemahkan menjadi asam amino karena kodon terminasi prematur menyebabkan pelepasan produk protein, dan pelucutan kompleks ribosom. Hal ini menyebabkan munculnya protein terpotong, yang seringkali tidak dapat memenuhi fungsi protein normal.
Degradasi mRNA dimediasi oleh urutan nonsense
Meskipun tren yang diharapkan dari sekuens mRNA dengan kodon terminasi dini sering menghasilkan produk polipeptida terpotong, pada kenyataannya hal ini tidak sering terjadi in vivo. Banyak organisme, termasuk manusia dan spesies yang lebih rendah seperti ragi, menggunakan mekanisme degradasi mRNA yang dimediasi oleh sekuens nonsense, yang mendegradasi mRNA yang mengandung mutasinonsense sebelum diterjemahkan menjadi protein non-fungsional.
Patologi terkait dengan mutasi nonsense
Mutasi nonsense dapat menyebabkan penyakit genetik dengan merusak gen yang bertanggung jawab atas produksi protein tertentu, misalnya dystrophin pada distrofi otot Duchenne. Namun, penyakit yang sama (fenotip yang sama) dapat disebabkan oleh jenis kerusakan lain pada gen yang sama. Di antara penyakit yang diketahui mutasi tak berarti yang terlibat adalah:
- Cystic fibrosis (disebabkan oleh mutasi G542X pada gen regulator konduktansi transmembran dari cystic fibrosis).
- Distrofi otot Duchenne (distrofi)
- Beta thalassemia (β-globin)
- Sindrom Hurler
Obat percobaan yang dikenal sebagai PTC124 dapat berguna dalam pengobatan beberapa kasus penyakit yang disebutkan di atas (yaitu, dalam kasus yang disebabkan oleh mutasi yang tidak masuk akal). PTC124 ditandatangani untuk memasuki tahap akhir uji klinis pada tahun 2007.2
