發(fā)表時(shí)間：2021

期刊名稱：Frontiers in Genetics

題目：一種新的NTRK1變異導(dǎo)致先天性無汗性疼痛不敏感癥

作者：Kai Yang等，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京婦產(chǎn)醫(yī)院遺傳診斷中心

鏈接：https://doi.org/10.3389/fgene.2021.763467

背景

先天性無汗性疼痛不敏感(Congenital insensitivity to pain with anhidrosis,?CIPA. MIM #256800)，也稱為遺傳性感覺和自主神經(jīng)病變IV(HSANIV)，是一種罕見的常染色體隱性遺傳病，其主要特征是無傷害性、無汗和金黃色葡萄球菌感染風(fēng)險(xiǎn)增加。CIPA患者不會(huì)因任何有害刺激而感到疼痛，包括炎癥和高溫，因此他們經(jīng)常出現(xiàn)傷口，以及由于反復(fù)骨折而導(dǎo)致骨骼畸形。

目前尚不清楚CIPA的流行情況，而NTRK1基因的雙等位基因突變占所有病例的絕大多數(shù)。盡管如此，仍有少數(shù)CIPA病例被發(fā)現(xiàn)是由NGF和PRDM12基因突變引起的，這表明在分子水平上進(jìn)行鑒別診斷的重要性。所有這些基因都參與痛覺感受器的分化和成熟，表明它們?cè)谶@一過程中存在協(xié)同作用。

NTRK1基因編碼神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)酪氨酸激酶受體1型 (TrkA)，屬于神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體家族，其配體包括神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子，它在調(diào)節(jié)中樞和外周神經(jīng)元的發(fā)育中起著關(guān)鍵作用。NTRK1位于染色體1q23.1區(qū)，全長(zhǎng)25kb，包含17個(gè)外顯子。到目前為止，已對(duì)NTRK1中CIPA的130多個(gè)致病變異進(jìn)行了索引。在不同的種族中，有不同的熱點(diǎn)變異，發(fā)病率較高，但特定的NTRK1變異，特別是錯(cuò)義突變，對(duì)分子結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)功能的影響仍值得進(jìn)一步研究。

本文作者對(duì)一個(gè)受CIPA影響男孩進(jìn)行了全面的臨床評(píng)估和基因檢測(cè)。從兩個(gè)方面進(jìn)行了進(jìn)一步的調(diào)查。一方面，預(yù)測(cè)新突變體的分子內(nèi)影響及其潛在的生物學(xué)效應(yīng)；另一方面，將攜帶突變體NTRK1 cDNA的表達(dá)載體轉(zhuǎn)染工具細(xì)胞系，研究其對(duì)細(xì)胞代謝的影響。

結(jié)果

臨床表現(xiàn)

根據(jù)病史調(diào)查，患者從18個(gè)月開始出現(xiàn)雙側(cè)踝關(guān)節(jié)腫脹和骨折。他的運(yùn)動(dòng)和語言發(fā)展方面明顯落后于同齡人。右腳踝多處骨折，腳踝和膝蓋腫脹，限制了他的行動(dòng)。X射線表現(xiàn)為脊柱側(cè)彎、右腳踝骨髓炎樣改變、骨變形、多關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞、部分椎體變形后骨髓炎樣改變(圖1)。

NTRK1基因的變異分析

通過WES鑒定了一個(gè)存在復(fù)合雜合變異的NTRK1基因，由兩種變異組成，即(NM_002529.3) c.851-33T > A和c.2242C > T（Arg748Trp) (圖2A)。圖2B顯示了NTRK1基因和肽鏈中兩個(gè)變異的位置。其中，前者在東亞人群中普遍存在，而后者是一種未被報(bào)道的新的錯(cuò)義突變，REVEL評(píng)分為0.650，表明這種變異是不確定的，但很可能是致病性的。Arg748殘基在物種間保持進(jìn)化保守(圖2C)。

REVEL評(píng)分：An ensemble method for predicting the pathogenicity of missense variants using the following tools individually: MutPred, FATHMM, VEST, PolyPhen, SIFT, PROVEAN, MutationAssessor, MutationTaster, LRT, GERP, SiPhy, phyloP, and phastCons; with the cutoff value of >0.7。

為了闡明p.Arg748Trp對(duì)分子結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì)功能的影響，作者進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬和體外實(shí)驗(yàn)。WT和Mut模型如圖3A所示。結(jié)果表明，p.Arg748Trp突變體以色氨酸取代強(qiáng)堿性精氨酸，破壞了Arg748側(cè)鏈形成的氫鍵，有望改變其電位分布。由分子動(dòng)力學(xué)可知，從均方根偏差和均方根波動(dòng)(Root mean square deviation and root mean squarefluctuation)的軌跡來看，Arg748Trp Mut比WT更靈活 (圖3B, C)。此外，Trp748與其余殘基之間形成的氫鍵比Arg748與其余殘基之間形成的氫鍵要多(圖3D)，這可能導(dǎo)致相應(yīng)的環(huán)區(qū)柔性較差。此外，Arg748Trp可以影響兩個(gè)β折疊之間連接區(qū)域的二級(jí)結(jié)構(gòu)?(圖3E)。

NTRK1Arg748Trp突變對(duì)代謝的影響

根據(jù)細(xì)胞內(nèi)熒光信號(hào)?(圖4A)和NTRK1mRNA的相對(duì)表達(dá)水平?(圖4B)，轉(zhuǎn)染效率較理想。

兩組代謝產(chǎn)物有顯著性差異 (WT和Mut)在圖4C、D中顯示。通路富集結(jié)果表明，受NTRK1 Arg748Trp影響最顯著的代謝途徑是嘌呤代謝 (圖4E；表1)。具體地說，AMP的體積下降，而腺苷的體積增加。隨后，在所有催化腺苷酸水解的酶中，qRT-PCR顯示與野生型細(xì)胞相比，Mut轉(zhuǎn)染細(xì)胞中NT5C2mRNA的表達(dá)顯著上調(diào) (圖4F)。

結(jié)論

這對(duì)夫婦的未來懷孕將有25%的機(jī)會(huì)受到影響，因此需要推薦潛在的干預(yù)措施，如產(chǎn)前診斷或植入前診斷。本研究的主要局限是，目前還沒有確鑿的證據(jù)來闡明新的NTRK1變異對(duì)功能的影響。

綜上所述，本研究提出了一個(gè)新的復(fù)合雜合子NTRK1變異，其中包括一個(gè)新的變異c.2242C > T (p. Arg748Trp)。本研究的發(fā)現(xiàn)擴(kuò)展了對(duì)NTRK1突變的了解，并為該家族未來妊娠的遺傳咨詢提供了關(guān)鍵信息。

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總結(jié)

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