2) динамические (+)
3) регуляторные
4) сплайсинговые
Динамические мутации относятся к структурным генным изменениям, поскольку они изменяют физическую организацию и протяжённость определённого участка гена за счёт нестабильного увеличения числа тандемных повторов нуклеотидов. Такой процесс называют экспансией повторов; он возникает преимущественно вследствие проскальзывания ДНК-полимеразы при репликации или неравного кРоссинговера. Патогенным становится достижение порогового числа повторов, характерного для конкретного локуса.
Клинически динамические мутации обусловливают наследственные болезни с феноменом антиципации — более ранним началом и/или тяжёлым течением заболевания в последующих поколениях. Для них также возможны зависимость экспансии от пола родителя, межтканевой мозаицизм и неполная пенетрантность. Примеры включают экспансию CAG-повторов в гене HTT при болезни Гентингтона, CTG-повторов в DMPK при миотонической дистрофии, CGG-повторов в FMR1 при синдроме ломкой Х-хромосомы и GAA-повторов в FXN при болезни Фридрейха.
В отличие от них, миссенс-изменения представляют собой замену нуклеотида с замещением аминокислоты, регуляторные затрагивают промоторы, энхансеры и другие элементы контроля экспрессии, а сплайсинговые нарушают созревание пре-мРНК на границах экзонов и интронов. Эти варианты также являются генными мутациями, однако в рассматриваемой классификации правильным ответом является динамический тип, определяемый именно нестабильной экспансией повторяющихся последовательностей.
| Тип изменения | Молекулярный механизм | Основной эффект | Клинический или диагностический признак |
|---|---|---|---|
| Динамическая мутация | Экспансия тандемных повторов при репликации или рекомбинации | Нарушение транскрипции, трансляции или структуры белка; иногда эпигенетическое выключение гена | Пороговый эффект, антиципация, родительская зависимость; выявление расширенного аллеля методом TP-PCR, фрагментного анализа или Southern blot |
| Миссенс-мутация | Однонуклеотидная замена в кодирующей последовательности | Замена одной аминокислоты в белке | Оценка консервативности аминокислоты, влияния на функцию белка и данных баз патогенности |
| Нонсенс-мутация | Замена, формирующая преждевременный стоп-кодон | Укороченный белок или деградация транскрипта посредством nonsense-mediated decay | Патогенность особенно вероятна при расположении до последнего экзона и в функционально значимом участке гена |
| Регуляторная мутация | Изменение промотора, энхансера, сайленсера или участка связывания транскрипционных факторов | Изменение уровня, времени или тканевой специфичности экспрессии гена | Выявляется при сопоставлении варианта с регуляторными аннотациями и анализом экспрессии |
| Сплайсинговая мутация | Нарушение канонических донорных или акцепторных сайтов, а также регуляторов сплайсинга | Пропуск экзона, включение интрона или использование криптического сайта | Подтверждение методом анализа РНК, мини-гена или таргетного исследования транскрипта |
| Критерий динамической мутации | Изменение числа повторов между поколениями или клеточными линиями | Нестабильность аллеля и вариабельность клинического фенотипа | Количество повторов сопоставляют с порогами нормального, промежуточного, пенетрантного и полного мутантного аллеля для конкретного гена |
Диагностика болезней экспансии должна учитывать, что стандартное секвенирование нового поколения не всегда надёжно определяет крупные или GC-богатые повторные массивы. Поэтому применяют специализированные методы, а при необходимости дополнительно оценивают метилирование и размер аллеля. Интерпретация результата проводится с учётом локус-специфичных порогов патогенности, типа повтора и происхождения аллеля. Генетическое консультирование особенно важно для оценки риска передачи и вероятности антиципации в семье.