В генетике вставка (также называемая мутацией вставки ) — это добавление одной или нескольких пар нуклеотидных оснований в последовательность ДНК . Это часто может происходить в микросателлитных регионах из-за проскальзывания ДНК-полимеразы . Вставки могут быть любого размера: от одной пары оснований, неправильно вставленной в последовательность ДНК, до участка одной хромосомы, вставленного в другую. Считается, что механизм наименьших мутаций вставки одного основания заключается в разделении пар оснований между цепями шаблона и праймера с последующим укладкой несоседних оснований, что может происходить локально в активном центре ДНК-полимеразы. [1] На уровне хромосомы вставка относится к вставке более крупной последовательности в хромосому. Это может произойти из-за неравного кроссинговера во время мейоза .
Добавление N-региона — это добавление некодируемых нуклеотидов в процессе рекомбинации с помощью терминальной дезоксинуклеотидилтрансферазы .
Вставка P-нуклеотида — это вставка палиндромных последовательностей , кодируемых концами рекомбинирующих сегментов гена.
Тринуклеотидные повторы классифицируются как вставочные мутации [2] [3] , а иногда и как отдельный класс мутаций. [4]
Нуклеаза цинкового пальца (ZFN) , эффекторные нуклеазы, подобные активаторам транскрипции (TALEN) и редактирование генов CRISPR являются тремя основными методами, которые использовались в предыдущем исследовании для достижения вставки генов. И инструменты CRISPR/Cas уже стали одними из наиболее используемых методов для представления исследований.
На основе инструментов CRISPR/Cas уже разработаны различные системы для достижения определенных функций. Например, одна стратегия — это система разрезания двухцепочечных нуклеаз, использующая обычный белок Cas9 с одинарной направляющей РНК (sgRNA), а затем вставка гена посредством соединения концов или деления клеток с помощью системы репарации ДНК . [5] Другим примером является система первичного редактирования , которая использует никазу Cas9 и направляющую РНК первичного редактирования (pegRNA), несущую целевые гены. [5]
Одним из ограничений современных технологий является то, что размер для точной вставки ДНК недостаточно велик [6] , чтобы удовлетворить спрос на геномные исследования. Транспозиция ДНК под управлением РНК является новой областью для решения этой проблемы. [7] Ожидается, что в области генной инженерии будут разработаны и применены более эффективные методы.
Вставки могут быть особенно опасны, если они происходят в экзоне , области кодирования аминокислот гена . Мутация сдвига рамки считывания , изменение в нормальной рамке считывания гена, возникает, если число вставленных нуклеотидов не делится на три, т. е. число нуклеотидов на кодон . Мутации сдвига рамки считывания изменят все аминокислоты, кодируемые геном после мутации. Обычно вставки и последующая мутация сдвига рамки считывания приводят к тому, что активная трансляция гена сталкивается с преждевременным стоп-кодоном , что приводит к прекращению трансляции и образованию укороченного белка. Транскрипты, несущие мутацию сдвига рамки считывания, также могут деградировать посредством нонсенс-опосредованного распада во время трансляции, таким образом не приводя к образованию какого-либо белкового продукта. При трансляции укороченные белки часто не могут функционировать должным образом или вообще не могут и могут привести к любому количеству генетических нарушений в зависимости от гена, в котором происходит вставка. [8]
Вставки в рамке происходят, когда рамка считывания не изменяется в результате вставки; число вставленных нуклеотидов делится на три. Рамка считывания остается нетронутой после вставки, и трансляция, скорее всего, завершится, если вставленные нуклеотиды не кодируют стоп-кодон. Однако из-за вставленных нуклеотидов готовый белок будет содержать, в зависимости от размера вставки, несколько новых аминокислот, которые могут повлиять на функцию белка.
