A substantial fraction of somatic mutations including retrotransposition alters cancer-associated genes through abnormal splicing. Although such mutations have been characterized in human cancers, previous studies have been limited to those within splice sites and exons due to a lack of sufficient number of tumor samples profiled by whole-genome- and RNA-sequencing. To portray a landscape of splicing-altering intronic variants, we analyzed thousands of tumor samples with both the profiling data. We identified ~700 somatic intronic mutations, with 40% of them occurring in deep introns. The deep intronic mutations resulted in abnormal splicing by altering core splicing code through activating cryptic donor/acceptor splice sites and polypriminde tracts and disrupting brachpoints. Notably, deep intronic mutations were enriched toward gain of splicing enhancers and/or loss of splicing silencers. We validated pseudo exon activation by CRISPR/Cas9-mediated deletion of splicing silencer motif. These mutations account for a large fraction of tumor suppressor disruption and show signatures of both positive and purifying selection on transcripts with nonsense-mediated decay (NMD)-sensitive premature termination codon (PTC).
레트로트랜스포존을 포함한 많은 수의 체세포 돌연변이가 비정상적인 splicing을 일으켜 암 관련 유전자를 변화시킨다. 이러한 돌연변이가 인간 암에서 연구되어 왔지만, 이전의 연구들은 전장체 및 RNA-seq 데이터가있는 대규모 샘플이 없었기 때문에, splice site 및 엑손에 있는 돌연변이로 연구가 제한되어있었다. 비정상적인 splicing을 일으키는 인트론 돌연변이를 체계적으로 연구하기 위해서, 본 연구에서는 전장체 및 RNA-seq으로 프로파일된 수천 개의 종양 샘플을 분석했다. 우리는 약 700 개의 체세포 인트론 돌연변이를 발견했으며, 그 중 40 %는 깊은 인트론에서 발생했다. 깊은 인트론 돌연변이는 새로운 splice site 및 polypyrimidine tract를 활성화 시키고, branchpoint의 신호를 방해하여 비정상적인 splicing을 유발하는 것을 확인하였다. 특히, 깊은 인트론에 위치한 돌연변이는 splicing enhancer 획득 및 splicing silencer의 손실과 관련되어 있었다. 우리는 CRISPR/Cas9 시스템을 활용하여, splicing silencer 모티프를 손실 시킴으로써, 비정상적인 splicing이 발생하는 것을 증명하였다. 비정상적인 splicing을 일으키는 돌연변이들은 종양억제유전자 파괴의 큰 부분을 차지하고 NMD에 민감한 종결코돈을 가지는 transcript에 선택적인 특성을 보이는 것을 확인하였다.
