基础科研

关于SNP,你需要了解的

作者:weiqian

1、SNP如何影响蛋白结构与功能?

上世纪50年,”中心法则“阐明DNA的改变会导致RNA变化,并最终可能导致编码氨基酸的变化。而氨基酸改变(蛋白质一级结构)可能会导致蛋白质高级结构改变并最终影响蛋白质的功能。最经典的例子就是镰刀型贫血病。

镰刀型贫血病人的红细胞不同于正常人红细胞的双凹扁平状,而是呈两头尖的纺锤形。病人的血红蛋白b亚基N端第146个氨基酸由极性的谷氨酸(glu)突变成非极性的缬氨酸(val),val上的非极性基团与相邻非极性基团在疏水作用力下相互靠拢,血红蛋白形成纤维沉淀,压迫细胞膜,使红细胞弯曲成镰刀状。红细胞有可能因此破裂,发生溶血。这一变化的根本原因仅仅是DNA链上一个核苷酸的改变:T突变成了A。
点突变分为同义突变和非同义突变,非同义突变又分为错义突变和无义突变。错义突变是指点突变后使编码氨基酸改变,无义突变是指点突变后使编码氨基酸突变成终止密码子。
2、如何针对SNP中错义突变进行功能预测?
最常用的两个在线软件是SIFT和Polyphen2。
先给大家讲SIFT软件:SIFT(Sorting Intolerant From Tolerant)网址:http://sift.jcvi.org/它是基于蛋白序列同源性算法的预测原理(sequence homology-based tool),来预测氨基酸替换的影响。预测结果中,对于由核苷酸突变引起的氨基酸替换的预测结果被计算成一个标准化分值(score),变化范围从0到1。评级有4个标准:
tolerated low confidence
tolerated
deleterious low confidence
deleterious
当SNP的score>0.5,说明这个突变是可以容忍的(tolerated),及该SNP对蛋白质功能是没有影响或影响很小;

当SNP的score<0.5,说明这个突变是有害的(deleterious),即该SNP对蛋白质功能有较大影响。

一个SNP的得分越低,危害性越大。

SIFT使用方法:

进入网站后,输入SNP的id号或者蛋白质序列,然后点击“提交”

就可以看到结果啦:

再讲一下Polyphen2软件:Polyphen2(Phenotyping Version2)网址 http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/
 它是基于蛋白结构同源性算法的预测原理(structural homology-based method),采用了Naïve Bayes的机器学习算法来评估SNP引起的氨基酸改变对蛋白质的折叠、互作、构象稳定性影响。蛋白质结构改变,那么其功能更有可能发生改变。预测结果中,SNP也会获得一个得分。 但与SIFT不同的是,score越高,危害性越大。评级有4个标准:
unknown、benign、possibly damaging、probably damaging。
当score>0.9,表示这个突变是很可能有害的(probably damaging),即该SNP对蛋白质功能功能有较大影响。
Polyphen2使用方法
进入网站:http://genetics.bwh.harvard.edu/pph2/
在查找栏里输入SNP的ID号、fasta格式的蛋白质序列、蛋白质突变位点的位置信息任意一项,提交后就可以查看结果。以SNPrs1799931为例,提交ID号:
不断点击“Refresh”直到出现结果:
点击Results中的“Full”,可查看详细结果:
评价一个SNP是否改变蛋白质结构和功能,通常会使用SIFT和Polyphen2共同评价。
以2016年发表在BMC上的研究遗传性对称性色素异常症(DSH)的文章(PMID:26892242)为例:
Genetic spectrum of dyschromatosis symmetrica hereditaria in Chinese patients including a novel nonstop mutation in ADAR1 gene
DSH是一种常染色体显性遗传性皮肤病,男性多于女性,由ADAR1基因变异引起。文章中对7个无关联家系病人及2个零星病例和130例正常人的ADAR1基因进行了测序,对发现的突变位点使用Polyphen2、SIFT和DDIG-in预测,发现了一个终止子缺失突变p.Stop1227R是致病性的。
GCBI平台提供Polyphen2和SIFT数据库用于筛选和预测SNP,并且以图形和数据两种形式展现。
GCBI在线分析实验室地址:https://www.gcbi.com.cn/gclab/html/index

本文由 GCBI学院 作者:Lina 发表,转载请注明来源!

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