4강 / 20강

무엇을 셀 것인가 — 변이의 종류

미스센스 133,412 · 넌센스 11,071 · 스플라이스 4,479

이제 분자입니다. 566 표본의 변이 157,142줄을 종류별로 세면 이렇게 나옵니다.

종류	줄 수	단백질에 하는 일	셀까
`Missense_Mutation`	133,412	아미노산 하나가 다른 것으로 바뀐다	✅
`Nonsense_Mutation`	11,071	정지신호가 생겨 단백질이 끊긴다	✅
`Splice_Site`	4,479	이어붙이는 자리가 깨져 엉뚱한 단백질이 된다	✅
`Frame_Shift_Del`	3,933	염기가 빠져 읽는 틀이 밀린다	✅
`Splice_Region`	2,259	이어붙이는 자리 근처 — 대개 아무 일도 안 난다	❌
`Frame_Shift_Ins`	1,172	염기가 끼어들어 틀이 밀린다	✅
`In_Frame_Del` / `In_Frame_Ins`	378 / 37	3의 배수로 빠지거나 끼어 틀은 유지된다	✅
`Translation_Start_Site`	223	시작 신호가 깨진다	✅
`Nonstop_Mutation`	178	정지 신호가 사라져 단백질이 길어진다	✅

고등학생무엇을 셀 것인가

MAF 의 모든 줄을 다 세면 될까? 아니다. 변이의 종류 를 봐야 한다.

종류	개수	단백질을 바꾸나
미스센스	133,412	예 — 아미노산 하나 바뀜
넌센스	11,071	예 — 조기 종결
스플라이스	4,479	예 — 이어붙이기 변화
침묵(silent)	—	아니오

단백질을 안 바꾸는 변이는 신생항원이 될 수 없다 — 그러니 세지 않는다

고등학생왜 침묵변이가 생기나

유전 부호는 여분(redundancy) 이 있다. 아미노산 20개를 코돈 64개로 표현하니까.

코돈	아미노산
GCU · GCC · GCA · GCG	모두 알라닌

세 번째 글자가 바뀌어도 같은 아미노산 이다. 그러면 단백질이 안 바뀐다 — 침묵변이.

그런데 정말 아무 영향이 없나

침묵변이가 영향을 줄 수 있는 곳
mRNA 안정성
번역 속도 (코돈 선호도)
스플라이싱 신호

그래도 신생항원은 안 만든다. 아미노산 서열이 그대로니까.

"침묵" 은 아미노산에 대해서만 침묵이지 완전히 무영향은 아니다

실어 둔 39 표본에도 같은 구성이 보입니다. 미스센스가 85% 안팎입니다.

Python 브라우저에서 실행

import tmb

m = tmb.mut()
print("39 표본 12,154줄의 종류별 개수")
print(m["type"].value_counts().to_string())
print()
print("단백질을 바꾸지 않는 것으로 분류한 종류:", ", ".join(sorted(tmb.SILENT & set(m["type"]))))

비유하자면 이렇습니다. 문장 하나를 유전자, 글자 하나를 염기라고 해 봅시다.

🔤

미스센스

'사과' 가 '사고' 로 — 뜻이 바뀐다

⛔

넌센스

문장 중간에 마침표 — 뒤가 날아간다

↔️

틀이동

글자 하나가 빠져 그 뒤가 전부 어긋난다

🔇

동의변이

'사과' 를 다른 글씨체로 — 읽는 뜻은 같다

틀이동은 그 뒤 아미노산이 전부 바뀌므로 낯선 조각을 가장 많이 만듭니다. 개수로는 5,105줄, 전체의 3%에 지나지 않지만 신생항원을 만드는 힘은 셉니다. 그런데 TMB 는 이것을 다른 변이와 똑같이 1로 셉니다. 20강에서 다시 이야기합니다.

고등학생인델과 프레임시프트

종류	내용	신생항원
인프레임 인델	3의 배수 삽입/결실	몇 개
프레임시프트	3의 배수가 아님	아주 많음

프레임시프트가 특별한 이유

읽기 틀이 어긋나면 그 뒤의 아미노산이 전부 바뀐다. 그리고 대개 조기 종결된다.

즉 완전히 새로운 펩타이드 서열 이 만들어진다. 신생항원이 될 확률이 미스센스보다 훨씬 높다.

그래서 최근에는

단순히 변이 개수를 세는 대신 프레임시프트에 가중치 를 주자는 제안이 있다.

실제로 신장암에서는 인델 부담 이 TMB 보다 면역치료 반응을 잘 예측한다는 보고가 있다.

모든 변이가 같은 무게가 아니다 — 그런데 TMB 는 똑같이 센다

무엇을 세느냐로 같은 환자의 숫자가 6.4 에서 0.2 까지 움직입니다. 규칙을 밝히지 않은 TMB 는 읽을 수 없습니다.

Python 브라우저에서 실행

import tmb

s = "TCGA-05-4244-01"
d = tmb.mut(s)

all_n   = len(d)
nonsyn  = len(d[~d["type"].isin(tmb.SILENT)])
only_ms = len(d[d["type"] == "Missense_Mutation"])
frame   = len(d[d["type"].isin(["Frame_Shift_Del", "Frame_Shift_Ins"])])

print(s)
print("  전부 세면          ", all_n,   "→ TMB", round(all_n / 30, 2))
print("  단백질 바꾸는 것만  ", nonsyn,  "→ TMB", round(nonsyn / 30, 2))
print("  미스센스만          ", only_ms, "→ TMB", round(only_ms / 30, 2))
print("  틀이동만            ", frame,   "→ TMB", round(frame / 30, 2))

고등학생'nonsynonymous TMB' 라는 이름

단백질을 바꾸는 변이만 센 TMB 를 nonsynonymous TMB 라 부른다. 이것이 표준이다.

그런데 무엇을 포함하나

정의	포함하는 것
좁게	미스센스만
보통	미스센스 + 넌센스 + 스플라이스 + 인델
넓게	+ 일부 UTR · 조절 부위

연구마다 다르다. 그런데 같은 이름 을 쓴다.

그래서 TMB 값이 연구마다 다르다

같은 환자, 같은 자료인데 세는 규칙이 다르면 TMB 가 다르게 나온다.

같은 이름의 지표가 서로 다르게 계산되고 있다 — 표준화가 안 된 분야의 특징

🤔 확인 문제

TMB(nonsynonymous)가 세지 않는 것은?

🤔 확인 문제

염기 10개가 한꺼번에 빠진 결실 하나는 TMB 에서 몇으로 세나?