《Mutation Research - Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis》：Characterization of Pathogenic Missense Mutations in Nuclear Encoded Mitochondrial Dynamin -1 like protein
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研究通过整合14种计算工具，系统评估了DNM1L基因中11个致病性非同义单核苷酸多态性（nsSNPs）对Drp1蛋白结构稳定性和功能的影响，发现这些突变显著改变蛋白柔性、相互作用潜能及金属结合特性，可能通过破坏线粒体分裂导致神经退行性疾病和代谢综合征。
Kaniha Sivakumar | Nihala Sidhic | Usha Subbiah | Sudhan Mookkandi
人类遗传学研究中心，Sree Balaji牙科学院及医院，Bharath高等教育与研究所
摘要
背景
DNM1L基因编码与动力蛋白相关的Drp1蛋白，该蛋白对线粒体分裂至关重要。线粒体分裂功能障碍会导致心血管疾病、神经退行性疾病和代谢紊乱。本研究旨在识别并分析可能损害Drp1蛋白功能的
DNM1L基因中的有害非同义单核苷酸多态性（nsSNPs）。
方法
本研究采用了一种综合的计算机模拟策略，结合了多种预测工具（SIFT、PolyPhen-2、PHD-SNP、PANTHER、Meta-SNP、FATHMM、I-Mutant 2.0、INPS-MD、Medusa、MutPred2、DynaMut2、ConSurf、NetSurfP-2.0、STRING、GeneMANIA），以识别
DNM1L基因中的有害非同义SNPs，并评估其结构和功能影响。
结果
共鉴定出11个具有致病性的nsSNPs（如A395D、V417G、R60W等）。这些变异发生在保守的氨基酸残基上，导致蛋白质稳定性、柔韧性和相互作用能力发生显著变化。功能分析表明，这些变异可能影响蛋白质的金属结合能力、二级结构以及翻译后修饰。
结论
所鉴定的
DNM1L基因变异可能影响Drp1蛋白的功能，进而导致线粒体功能障碍，从而参与疾病的发生机制。本研究为未来对
DNM1L相关疾病的实验验证和临床研究提供了理论基础。这些变异可能是导致神经退行性疾病和代谢紊乱的线粒体功能障碍的原因之一。
引言
线粒体是高度动态的细胞器，在能量产生和调节关键细胞过程（如细胞凋亡、钙信号传导和活性氧平衡）中起着重要作用。这些功能通过持续的线粒体分裂和融合事件得以维持，而这些过程由核编码的蛋白质严格调控。其中，线粒体分裂对于维持线粒体完整性尤为重要，尤其是在应激条件或细胞发育过程中。分裂与融合之间的平衡失调可能导致线粒体功能障碍，进而引发多种病理状态，包括神经退行性疾病、心血管疾病和代谢综合征。
线粒体分裂的关键调控因子是动力蛋白相关蛋白1（Drp1），该蛋白由DNM1L基因编码。Drp1是一种胞质GTP酶，激活后会被招募到线粒体外膜。这一过程由MFF、FIS1、MID49和MID51等受体蛋白介导。一旦定位在线粒体膜上，Drp1会聚集成螺旋结构，从而促使线粒体分裂。在神经元和心肌细胞等高能量需求的细胞中，Drp1的正常功能尤为重要。在这些细胞中，线粒体分裂功能障碍与ATP生成减少、氧化应激增加以及细胞凋亡易感性增强密切相关。
DNM1L基因中的致病性变异与多种临床疾病相关，包括癫痫性脑病、视神经萎缩和进行性神经退行性病变。其中，非同义单核苷酸多态性（nsSNPs）尤为值得关注，因为它们会导致氨基酸替换，进而显著影响蛋白质的结构、稳定性和功能。与通常不改变蛋白质结构的同义SNPs不同，nsSNPs可能引发功能性变化，从而促进疾病的发展或进展。
计算机模拟方法在评估nsSNPs的结构和功能后果方面越来越重要。这些计算方法结合了进化保守性数据、结构建模和理化特性，以预测氨基酸替换的致病性。对于像DNM1L这样对线粒体功能至关重要的基因，这种方法能够以经济高效且可扩展的方式优先识别潜在的致病性变异。
本研究通过对DNM1L基因进行全面的计算分析，识别并表征了其中的有害nsSNPs。通过整合14种计算工具和多种结构、进化及相互作用相关参数，本研究拓展了现有认识，为未来针对DNM1L相关疾病的实验验证和临床研究奠定了基础。
数据检索
变异的检索
DNM1L基因中的非同义单核苷酸多态性（nsSNPs）是从美国国家生物技术信息中心（NCBI）的dbSNP数据库中检索到的。仅考虑了经过验证的、具有rsID编码且映射到标准Drp1蛋白异构体（UniProt: O00429）的编码变异。同义SNPs、UTR区域、内含子和基因间区域的数据被排除在外。
错义SNP变异的鉴定
人类基因的序列数据和非同义单核苷酸多态性（nsSNPs）来自NCBI数据库。共检测到30,315个SNPs，其中663个为错义SNPs，387个为同义SNPs，27,057个为内含子SNPs。随后对这些错义SNPs进行了进一步分析，以确定最具危害性的变异。
错义变异的功能影响预测
共选择了663个错义非同义单核苷酸多态性（nsSNPs）进行研究...
讨论
单核苷酸多态性（SNPs）是影响药物代谢动力学、治疗结果和疾病易感性的关键遗传变异。能够破坏蛋白质结构或活性的功能性SNPs正日益受到关注，因为它们在疾病机制中起着重要作用，并可作为个性化治疗的靶点。随着疾病相关SNP数据库的不断扩展，这些变异在临床和研究中的重要性日益凸显。
局限性
本研究基于全面的计算分析；因此，需要通过分子动力学模拟、定向突变和基于患者的遗传筛查等实验方法来验证所预测的结构和功能变化。此处对结构不稳定、柔韧性变化及进化保守性的解释遵循了已建立的计算机模拟框架。
结论
本研究识别出11个有害的非同义SNPs，这些SNPs可能破坏Drp1蛋白的结构完整性和功能。观察到的稳定性、柔韧性和保守性变化表明这些变异可能与线粒体功能障碍有关。这些发现为未来的实验验证和临床研究提供了基础。
作者贡献声明
Sudhan Mookkandi：撰写、审稿与编辑、验证。
Kaniha Sivakumar：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、软件使用、方法学设计、实验设计、概念构建。
Nihala Sidhic：方法学设计。
Usha Subbiah：研究监督。
利益冲突声明
作者声明以下可能的利益冲突：Kaniha Sivakumar的薪酬由Sree Balaji牙科学院及医院提供。她与该校存在雇佣关系。Kaniha Sivakumar没有其他已知的利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢印度新德里的DST-FIST（参考编号：SR/FST/College-23/2017）提供了研究所需的资金和设备支持。
