非编码变异一般不会影响转录的蛋白质的结果,那这种情况下它是怎么构成致病的呢
传统的遗传学研究大多集中在外显子(编码蛋白质的区域),因为那里的变异会直接改变蛋白质的“图纸”。
然而,人体基因组中只有约 1.5% 是编码区的,剩下的 98.5% 曾被认为是“垃圾 DNA”。现在我们知道,这些非编码区就像是细胞内的“精密控制系统”。即使蛋白质的“图纸”(序列)没变,但如果“施工时间”、“施工量”或者“施工地点”错了,同样会导致严重的疾病。
非编码变异致病的逻辑可以总结为:蛋白质本身没坏,但它的“产量”、“寿命”或“出现时机”出了问题。
以下是几种主要的致病机制:
1. 调节元件变异:控制产量的“调光开关”
基因的表达需要启动子(Promoter)和增强子(Enhancer)。变异如果发生在这里,就像是家里的灯泡(蛋白质)没坏,但开关坏了。
- 启动子变异: 直接影响转录酶的结合,导致蛋白质产量大幅下降(功能缺失)或疯狂飙升(如某些癌症中 TERT 基因启动子突变,导致端粒酶过度活跃,使癌细胞“永生”)。
- 增强子变异: 增强子可以在很远的地方指挥基因。如果它失效了,基因可能在需要的时候无法开启,导致发育畸形。
2. 剪接变异:被“剪错”的说明书
虽然变异发生在内含子(非编码区),但它可能破坏了剪接信号。细胞在加工 mRNA 时,可能会错误地切掉一段该留下的,或者留下了一段该切掉的(深层内含子变异)。
- 后果: 最终合成的 mRNA 序列改变了。这通常会导致蛋白质提前终止(截短)或发生框架移位。
- 例子: 许多地中海贫血病例就是由内含子中的变异引起了错误的剪接,导致正常的血红蛋白无法合成。
3. UTR 区变异:控制“保质期”与“物流”
在成熟 mRNA 的两端有非翻译区(UTR)。它们不编码氨基酸,但决定了 mRNA 的稳定性。
- 3' UTR 变异: 这里常有 miRNA 的结合位点。如果变异破坏了结合位点,原本该被降解的 mRNA 就会大量堆积,产生过剩的蛋白质,引发疾病。
- 5' UTR 变异: 可能产生“虚假的启动信号”,让核糖体在错误的地方开始翻译,导致正常的蛋白质无法产生。
4. 空间结构变异:弄乱了“办公室布局”
DNA 在细胞核里不是乱成一团的,而是有组织地折叠成一个个拓扑相关结构域(TADs)。非编码区的变异(尤其是结构变异)可能破坏这些“隔断”。
- 后果: 原本属于 A 房间的增强子,因为“墙壁”(绝缘子)倒塌,跑去错误地激活了 B 房间的致癌基因。这种现象被称为“增强子劫持”,在白血病和多种实体瘤中非常常见。
5. 功能性非编码 RNA 变异:调控因子的罢工
有些非编码 DNA 本身就会转录成具有功能的 RNA(如 lncRNA 或 miRNA),它们不变成蛋白质,而是直接去指挥其他基因。这些 RNA 自身的序列变异会直接导致整个基因调控网络的崩溃。
总结对照表
| 变异位置 | 类比 | 对蛋白质的影响 | 常见疾病示例 |
|---|---|---|---|
| 启动子/增强子 | 开关损坏 | 产量过多或过少(Dose effect) | 某些遗传性贫血、癌症 |
| 剪接位点 | 剪辑失误 | 产生错误的蛋白质异构体 | 脊髓性肌萎缩症 (SMA) |
| UTR 区域 | 快递单损坏 | 蛋白质合成效率低或降解太快 | 神经退行性疾病 |
| 染色质边界 | 办公室隔墙倒塌 | 错误的基因被意外激活 | 肢体发育畸形、某些癌症 |
非编码变异的复杂之处在于: 它们往往具有组织特异性(比如只影响心脏,不影响肝脏),这使得诊断和研究比编码区变异要困难得多。
您是因为在看基因检测报告中遇到了“临床意义不明(VUS)”的非编码区变异吗?如果是的话,我可以为您解释如何进一步评估这类变异的致病性。

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