Vstavitev gena il1rapl1 v podvajalno stičišče gena distrofina | časopis za človeško genetiko

Vstavitev gena il1rapl1 v podvajalno stičišče gena distrofina | časopis za človeško genetiko

Anonim

Izvleček

Podvajanje enega ali več eksonov gena distrofina je druga najpogostejša mutacija pri distrofinopatijah. Čeprav se domneva, da se podvajanja pojavljajo bolj zapleteno, kot smo mislili prej, veljajo za intrageni dogodek. Tu poročamo o vstavitvi dela gena IL1RAPL1 (beljakovinam podoben 1-receptor za interlevkin-1) na mesto spojitve za podvajanje. Ko so z analizo distrofinske mRNK v analiziranem distrofinskem mRNA ugotovili dejanski spoj eksona v 15 podvajanih mutacijah, je bilo ugotovljeno, da je imel en bolnik neznano vstavitev 621 bp na stičišču podvajanja eksonov od 56 do 62. Nepričakovano so našli vstavljeno sekvenco popolnoma enaka zaporedjem eksonov 3–5 gena IL1RAPL1, ki je skoraj 100 kb distalno od gena distrofina. V skladu s tem je bilo vstavitev eksona IL1RAPL1 3–5 med distrofinske eksone 62 in 56 potrjeno na ravni genomskega zaporedja. Eden spoj med intronom 5 IL1RAPL1 in distrofin intron 55 je bil lokaliziran znotraj Alu zaporedja. Ti rezultati so pokazali, da je bil delček gena IL1RAPL1 vstavljen v razmnoževalni spoj distrofinskega gena v isti smeri kot gen za distrofin. To kaže na novo možnost sočasnega pojavljanja zapletenih genskih preureditev v distrofinopatiji.

Uvod

Duchenne in Beckerjeve mišične distrofije (DMD / BMD) so najpogosteje podedovane mišične bolezni, ki jih povzročajo mutacije gena distrofina. Ta gen sestavlja 79 eksonov in je drugi največji človeški gen, ki obsega več kot 2, 5 Mb na Xp21.2. Zanj so značilni številni veliki introni in najmanj osem alternativnih promotorjev / prvih eksonov, raztresenih med introni. 1, 2 Podvojevanja, ki vključujejo enega ali več eksonov gena distrofina, so druga najpogostejša vrsta mutacij pri ljudeh, ki predstavljajo približno 5–10% bolnikov z distrofinopatijo, medtem ko delecije zasedajo skoraj 60% mutacij 3, 4, 5, čeprav natančna organizacija podvojenih eksonov ostaja v večini primerov neraziskana, verjame pa, da takšne podvojene preureditve sestavljajo preprosto tandemsko podvajanje iz glave v rep znotraj gena distrofina. Ta hipoteza je bila sprejeta za razlago fenotipov DMD ali BMD na podlagi pravila bralnega okvira, ki je splošno sprejeto. 6

Vendar pa so poročali o enem podvajanju, ki ni v tandemu, 5 kar kaže, da zgornja hipoteza ni vedno pravilna. Poleg tega se je pokazalo, da podvojeni eksoni obstajajo v ločenih regijah gena distrofina. Pred kratkim je bilo ugotovljeno, da sta dva ločena podvajana ekstronofa distrofina sestavljena iz dveh tandemskih podvajanj iz glave v rep z analizo mRNA distrofina. 8 Ta opažanja kažejo, da so mutacije podvajanja včasih zapletene. Do zdaj so bila vsa podvajanja poročana kot intrageni dogodki.

Gen IL1RAPL1 (beljakovinam podoben receptor interleukin-1), odgovoren za umno zaostalost, povezan z X, sega na 1, 36 Mb na Xp22.1, skoraj 100 kb distalno od gena distrofina. 9, 10 Ugotovljeno je bilo, da sta oba gena distrofina in IL1RAPL1 prebivala na identičnem skupnem krhkem mestu (FRAXC). 10 Vendar pa se mutacije gena IL1RAPL1 pri distrofinopatiji premalo pozornosti posveča, čeprav pri skoraj tretjini bolnikov z DMD opazimo duševno zaostalost. O sočasnem pojavu mutacij v teh dveh genih so poročali pri sindromu sočasne delecije genov, pri katerem sta prizadeta tako distrofinski kot IL1RAPL1 gen, pri čemer se brisanje začne in konča znotraj teh genov 11, 12, 13 Zato je treba domnevati, da neznani mehanizem mutira ta dva ločena gena hkrati. Pred kratkim je bil kot nov mehanizem za mutiranje dveh ločenih genov predlagan mehanizem zaviranja vilic in preklopa šablon (FoSTeS). 14, 15, 16 Vendar pa, kot vemo, nobena mutacija gena distrofina ni povzročila FoSTeS.

Tu poročamo o predhodno nepripisanem podvajanju gena distrofina, ki se zaplete z vstavitvijo podvojenega dela gena IL1RAPL1 na mesto podvajanja distrofina. Ta zapletena preureditev odpira novo možnost, da obstaja sočasno pojavljanje dveh genskih mutacij tudi pri distrofinopatiji.

Rezultati

V 15 podvajanjih v distrofinskem genu so bili dejanski eksonski stiki razkriti s sekvenciranjem produkta povratne transkripcije-PCR, ki je zajemal območje stičišča, in vsi razen enega so pokazali spojitvena zaporedja, združljiva z genomskimi rezultati (podatki niso prikazani). Pri bolniku z indeksom je multiplikcijska analiza ojačevanja gena distrofina, odvisna od ligacije, pokazala dvakrat večjo količino produktov za 7 eksonov, sestavljenih iz eksonov 56–62, medtem ko so ostali eksoni ostali normalni (podatki niso prikazani). Na podlagi konvencionalnega razumevanja analize ojačanja sonde, ki je odvisna od večkratne ligacije, so mislili, da so eksoni 56–62 vključeni v tandemsko podvajanje iz glave v rep, pri čemer je bilo 7 podvojenih eksonov vstavljenih med eksoni 62 in 63 v bolnikov distrofin mRNA. Z uporabo te predpostavke za translacijski bralni okvir se je v zaporedju vstavljenega eksona 56 pojavil prezgodnji stop kodon 56. Zato se je bolnikov genotip ujemal s hudim fenotipom DMD.

Za določitev orientacije in lokacije podvojenega območja smo preučili eksonovo strukturo distrofinske mRNA. Odlomek, ki obsega stičišče med eksoni 62 in 56, je reverzno transkripcijo-PCR amplificiral z uporabo para prajmerov, naprej in povratnih prajmov za ekson 61 in komplementarnega eksonu 59 (tabela 1). Kot rezultat tega smo amplifikacijski produkt dobili iz bolnikove RNA skeletne mišice, ne pa od običajnega kontrolnega posameznika (slika 1). Nepričakovano je bila velikost izdelka (1287 bp) večja od pričakovane velikosti 666 bp. Neposredno sekvenciranje izdelka je razkrilo nov prepis: zaporedjem eksonov 61 in 62 je sledilo neznano 621 bp dolgo zaporedje, po katerem so se pojavila zaporedja eksonov 56, 57, 58 in 59 (slika 1). Tako zaporedja kot stičišča ekstrofinskih eksonov so bili ohranjeni popolnoma nedotaknjeni. Iz vrstnega reda identificiranih eksonov v distrofinski mRNA smo ugotovili, da so bili eksoni 56–62 v tandemu podvajanja od glave do repa, pri čemer je vstavitev 621-bp neznana.

Image

Pregled stika podvajanja med eksoni 62 in 56 distrofina. ( A ) Shematski opis preiskovanega območja predvidenega prepisa distrofina. Polja predstavljajo eksone, številke v polju pa označujejo eksonovo številko. Podvojeni eksoni (eksoni 56–62) so označeni s senčenimi polji. Vodoravne puščice prikazujejo lokacije in smeri primerov, ki so bili uporabljeni za amplifikacijo v obratni transkripciji (RT) -PCR. ( b ) Izboljšan RT-PCR izdelek. Prikazan je produkt RT-PCR, ki obsega ekstrone 61 do 59 distrofina. Izdelek (1287 bp) smo dobili od bolnika z indeksom (desno), vendar je bila velikost izdelka večja od pričakovanih 666 bp. Vendar iz kontrolne skupine (levo) ni bilo ojačenega izdelka. Na desni strani je prikazan shematski prikaz organizacije eksona ojačevalnega fragmenta. Med eksoni 62 in 56 distrofina 62 in 56 (zgornji) je vstavljena neznana 621-bp; za neznano zaporedje je bilo, da sestavljajo 3 do 5 eksona IL1RAPL1 (nižje). ( c ) zaporedje stičišč med ekstronosi distrofina in vstavljenim fragmentom. Prikazan je del zaporedja amplificiranega izdelka. 3 'končno zaporedje eksona 62 (CAA) se je pridružilo 5' koncu neznanega zaporedja (CCG), 3 'konec neznanega zaporedja (CAG) pa se nato pridružilo 5' koncu zaporedja eksona 56 (GAC). Podčrtani predstavlja stop kodon (TGA).

Slika v polni velikosti

Iskanje BLAST zaporedja 621 bp je pokazalo, da je bilo zaporedje popolnoma identično delu zaporedja cDNA gena IL1RAPL1 (baz 713-1333 GenBank NM_014271). Ugotovljeno je bilo, da je vstavljeno 621-bp zaporedje sestavljalo eksone 3, 4 in 5 gena IL1RAPL1 in je bilo vstavljeno v isto smer kot distrofinski eksoni (slika 1). Ti rezultati so pokazali, da je bil pri indeksnem pacientu ustvarjen nov himerni prepis distrofina - IL1RAPL1 -distrofina, ki ga sestavljajo distrofin eksonov 1–62 , IL1RAPL1 ekson 3–5 in distrofin eksonov 56–79. Ta transkript je kodiral TGA stop kodon na petem kodonu v vstavljenem zaporedju, skladno s hudim fenotipom DMD (slika 1).

Bolnikovo mRNA IL1RAPL1 smo pregledali z amplifikacijo reverzne transkripcije in PCR fragmenta, ki obsega ekson 1–9 gena IL1RAPL1 . Presenetljivo je, da je s tem ojačitvijo nastala pričakovana velikost (1289 bp) in povsem normalno zaporedje, vključno z eksoni 3–5 (slika 2a). Zato smo ugotovili, da je gen IL1RAPL1 v bolnikovem genom nedotaknjen.

Image

Analiza gena IL1RAPL1 . ( a ) Reverzija transkripcije (RT) -PCR transkripta IL1RAPL1 . Prikazani so izdelki RT-PCR, ki obsegajo IL1RAPL1 eksone 1–9. Eden jasen izdelek enake velikosti (1289 bp) je bil prepoznan tako v indeksnem bolniku kot v nadzorni enoti (levi panel). Eksonova sestava amplificiranega izdelka je shematično opisana na desni. Vodoravne puščice prikazujejo lokacije in smeri prajmerjev, ki so bili uporabljeni za ojačitev RT-PCR. ( b ) Kvantifikacija eksonov IL1RAPL1 . Prikazani so kapilarni elektroforetski vzorci PCR izdelkov. Šest genomskih regij, združenih v eni reakciji PCR, smo ločili s kapilarno elektroforezo. Številke nad vrhovi označujejo eksone 2, 3, 4, 5 in 6 IL1RAPL1 in ekson 22 gena distrofina. Površina vrhov eksonov 3, 4 in 5 se pri bolniku skoraj podvoji, vendar je pri eksonih 2 in 6 normalno (desno). Obrnjen trikotnik in IS se nanašata na oznake 15 in 1500 bp.

Slika v polni velikosti

Na podlagi zgornjih ugotovitev smo domnevali, da je v genomu bolnika prisotna dodatna kopija eksonov 3–5 gena IL1RAPL1 . Zato smo pregledali število kopij eksonov gena IL1RAPL1 s polkakovostnim PCR. Količina amplificiranih produktov iz eksonov 3, 4 in 5 gena IL1RAPL1 je bila skoraj dvakrat večja od kontrolne, toda enaka za eksona 2 in 6, kar kaže na dve kopiji eksonov 3–5 gena IL1RAPL1 v pacientovem genomu ( Slika 2b). Skupaj z zgornjimi rezultati smo ugotovili, da je gen distrofinov pridobil dodatno kopijo gena IL1RAPL1 med eksoni 62 in 56 v isti smeri kot gen za distrofin.

Za potrditev vstavitve gena IL1RAPL1 v gen za distrofin na genomski stopnji smo preučili točke vstavljanja. Sprva se je stik med distrofin intron 62 in IL1RAPL1 intron 2 zožil s ponavljanjem polkvantitativnih PCR amplifikacij intronskih regij (dodatne informacije). Nazadnje smo poskušali s PCR okrepiti fragment stičišča med distrofinskim intronom 62 in introm IL1RAPL1 2. Čeprav bi bila mesta vezave prajmerja preveč oddaljena, da bi se lahko pojavila v nadzoru, bi morali biti prajmerji v zadostni bližini. pacient (slika 3). Od pacienta smo dobili en izdelek s 995 bp. Kot je bilo pričakovano, je sekvenciranje produkta razkrilo stikalno zaporedje med distrofin intron 62 in IL1RAPL1 intron 2; večkratna poravnava zaporedja je pokazala, da se je zaporedje introna 62 končalo pri nt 29066747 (GenBank NT_011757) in se pridružilo nt 26840485 (GenBank NT_011757) introna 2 gena IL1RAPL1 (slika 3). To je pokazalo, da se je distrofin intron 62 skrajšal na 56, 7 kb z 62, 6 kb, IL1RAPL1 intron 2 pa na 242, 3 kb s 251, 3 kb.

Image

Spoj med distrofinskim introm 62 in introm IL1RAPL1 2. Običajna zaporedja instrona distrofina 62 in intrana IL1RAPL1 2 so poravnana v smeri 5 'do 3' (levo desno) v zgornji in spodnji vrstici. Na sredini je prikazano zaporedje stičišča. Navpične črte označujejo ujemanje nukleotidov. Vrzeli so označeni s črticami, vstavljeni nukleotid na stičišču pa je prikazan krepko. Navpične puščice kažejo nukleotidne številke na X-kromosomu (GenBank NT_011757). Ni bilo pomembne homologije zaporedja okoli preloma. Ekson 1 G-distrofina v distrofin intron 62 je v škatli. Podčrtana je škatla GC.

Slika v polni velikosti

Presenetljivo je bilo, da je bil v tem intronskem stičišču vstavljen en sam C-nukleotid, ki se ne ujema z nobenim zaporedjem intronov (slika 3). Čeprav smo nadalje pregledali zaporedje intronov v bližini stičišča, nismo našli nobene pomembne homologije zaporedja med dvema intronama niti specifičnih struktur, kot je mesto cepitve konsenzusa topoizomeraze. Te značilnosti so nakazovale, da je preureditev nastala zaradi nehomološke rekombinacije. Presenetljivo je bilo, da je bila mejna vrednost introna 62 znotraj prvega eksona G-distrofina, distrofinske izoforme, prepisane iz alternativnih promotorjev. 25 S tem je bil pri 40. nukleotidu moten dolg prvi 194 eksonat (slika 3). Poleg tega so našli 15 baz (5 '-CGGAGCCCGACACGG-3') (nt 29066825 do 29066810) izbrisanih iz introna 62 pri 65 bp gorvodno od križišča. Namesto tega je bil na to mesto brisanja vstavljen en T-nukleotid. 15-bp brisanje je odstranilo 10 bp 3 ′ dela ene GC-škatle, kar predstavlja promocijsko območje G-distrofina (slika 3).

Regije, ki pokrivajo stičišča v distrofin intron 62 in IL1RAPL1 intron 2, so bile okrepljene. Iz primera in iz običajne kontrole smo dobili en izdelek, ojačen s PCR, specifičen za vsako regijo. Sekvenciranje izdelkov je razkrilo popolnoma nedotaknjene sekvence, kar kaže na nobene genomske spremembe, ki bi predpostavljale preureditev. Izbris 15-bp, identificiran pred rekombinacijskim mestom v intronu 62, je bil prisoten samo na mestu stičišča in ne v nekombinaciji intra. Zato je bilo brisanje videti dodatno genomsko preurejanje, ki je zapletlo mutacijo podvajanja. Dejansko je bil pri tem bolniku odkrit prepis G-distrofina z normalno vsebnostjo eksona kot pri kontrolni skupini, kar kaže na nedotaknjen intron 62 (podatki niso prikazani).

Ker se je jasno razkrilo eno stičišče, smo domnevali, da mora biti stičišče med intronom IL1RAPL1 in distrofin intron 55 prisotno. S pomočjo iste strategije, kot je opisana zgoraj (Dodatne informacije), smo klonirani fragment klonirali. Na koncu je bil spojni fragment pomnožen s PCR z uporabo prajmov na IL1RAPL1 intron 5 in distrofin intron 55 in dobljen je bil en ojačen produkt (slika 4). Zaporedje tega izdelka je pokazalo mesto rekombinacije med geni IL1RAPL1 in distrofinom; večkratna poravnava zaporedja je razkrila, da se je zaporedje intron 5 IL1RAPL1 končalo pri nt 27199486 (GenBank NT_011757) in se pridružilo nt 29310447 (GenBank NT_011757) zaporedja instrona distrofina 55 (slika 4). Med tema dvema mestoma je 10 nukleotidov v nobenem zaporedju ostalo brez kategorij zaradi neskladja nukleotidov. Zato natančnega preloma križišča ni bilo mogoče določiti. Presenetljivo je bilo, da je stičišče znotraj ponavljajočega se elementa Alu v obeh intronih; element Alu Sg v intronu 5 gena IL1RAPL1 in element Alu Y v intronu 55 gena distrofina (slika 4). Ta dva Alu elementa sta se med seboj razlikovala za 17, 7% v svojih zaporedjih. Odločili smo se, da je ta stik posledica homologne rekombinacije med dvema Alu ponovitvenima zaporedjema. Da bi opazili kakršno koli genomsko spremembo na stičiščih nedotaknjenih intronov, sta bili regiji, ki pokrivata mesto stičišča na IL1RAPL1 intron 5 in distrofin intron 55, PCR pomnoženi s pacientovo genomsko DNK. Zaporedja amplificiranih produktov so bila povsem normalna okoli stičišča v obeh intronih.

Image

Spoj med IL1RAPL1 intron 5 in distrofin intron 55. Običajne sekvence IL1RAPL1 intra 5 in distrofina intra 55 so prikazane na drugi zgornji in drugi spodnji vrstici. Na sredini je prikazano zaporedje čez vstavitveno stičišče med intronom IL1RAPL1 in instronom 55 z distrofinom. Alu soglasne sekvence Alu Sg in Alu Y so prikazane v zgornji in spodnji vrstici. Navpične črte označujejo ujemanje nukleotidov. Vrzeli so označeni s črticami. Preden se pojavijo neusklajenosti, sta ILtRAPL1 intron 5 in distrofin intron 62 popolnoma enaka stičiščnim zaporedjem. Vendar 10 bp, vključno z dvema neusklajenostma, ni mogoče najti v nobenem zaporedju. Navpične puščice kažejo mesto preureditve s številkami na X-kromosomu (GenBank NT_011757).

Slika v polni velikosti

Ti rezultati so jasno kazali, da je bil del gena IL1RAPL1 vstavljen na stičišču podvajanja mutacije gena distrofina v isti smeri kot gen za distrofin. Velikost podvajanja gena distrofina je bila izračunana na 243, 7 kb. Velikost vstavljenega fragmenta gena IL1RAPL1 je bila izračunana na približno 359, 0 kb. Ugotovljeno je bilo, da imata pacientova mati in babica mater ta dva stika v svojem genomu s PCR amplifikacijo fragmenta spojnice (podatki niso prikazani), kar kaže, da je bilo zapleteno podvajanje trajno podedovano. Skupno 30 normalnih ženskih kontrol je bilo negativnih za vsako stičišče, kar kaže, da noben del preureditve ni polimorfen.

Pregled podvojenih eksonov

Ko smo identificirali dodatno kopijo treh eksonov gena IL1RAPL1 (slika 2), smo iskali razlike v zaporedju med dodatno kopijo in divjo vrsto. Področje, ki obsega tri eksone, je bilo PCR ojačano in neposredno sekvencirano. Zaporedja so bila povsem normalna in ni bila najdena heterozigotičnost (podatki niso prikazani). Poleg tega so bili analizirani tudi vsi podvojeni eksoni in polimorfni markerji v intronih 59 in 62 gena distrofina. Njihova zaporedja so bila tudi povsem normalna in ni bila zaznana heteroroznost (podatki niso prikazani). Ti rezultati sekvenciranja močno nakazujejo, da so podvojeni fragmenti izhajali iz istega genomskega vira.

Če povzamemo, smo ugotovili najbolj zapleteno mutacijo podvajanja distrofina, o kateri so poročali, in je sestavljena iz mutacije podvajanja / vstavitve. Dogodek rekombinacije je bil sestavljen iz dveh različnih mehanizmov nehomološke in rekombinacije, povezane z Alu, in ustvaril je himerni prepis.

Diskusija

Tu poročamo o novi kompleksni preureditvi gena distrofina, odkriti z analizo prepisa distrofina. Identificirali smo himerni prepis distrofina IL1RAPL1 -distrofina z IL1RAPL1 eksoni 3–5, vstavljenimi med distrofinskimi eksoni 62 in 56. To preureditev na genomski ravni je mogoče približno povzeti kot podvajanje eksonov 56–62 gena distrofina, ki ga je spremljalo vstavitev eksonov 3–5 gena IL1RAPL1 . V eni študiji o podvajanju gena distrofina so poročali, da je eno od 118 podvajanj zapleteno, kar je zapletlo izbris eksona. 5 Kolikor vemo, je naš primer drugi primer zapletenega podvajanja gena distrofina, vendar najbolj zapleten. Zlasti o vseh podvajanjih so poročali kot o intragenih dogodkih. 5, 8, 26 To je bila prva študija, ki je pokazala zavezanost drugih genetskih elementov, da povzročijo podvajanje gena distrofina. Čeprav so v dveh primerih poročali o identičnem podvajanju eksoronov 56–62 (distrifinske strani Leiden, www.dmd.nl), analize njihove mRNA niso izvedli. Potrebna je nadaljnja študija, da ugotovimo, ali je naše zapleteno podvajanje izjemen dogodek ali ne.

Čeprav so podvajanja druga najpogostejša mutacija gena distrofina, je zaporedje podvajalnega stika redko razjasnjeno na ravni genomske DNK. 5, 27 V tem primeru je majhna delecija in več sprememb nukleotidov zapletla velik vstavitveni sliki (sliki 3 in 4). Domnevalo se je, da je lahko zaporedje ali struktura Introna 62 ranljiva za kompleksno preureditev. 5 Glede na to, da je v intronu 62 prisoten alternativni promotor G-distrofina, bi morali do tega introna dostopati s faktorji transkripcije (slika 3). Mogoče je predvideti, da neznane strukturne značilnosti spodbujajo kompleksno preureditev v tem intronu.

Izjemno je bilo ugotovljeno, da je bil 359, 0-kb fragment gena IL1RAP1, ki se nahaja 100 kb ločeno od gena distrofina, vstavljen v spoj za podvajanje. (Slika 5). Primer prenosa velikega fragmenta z oddaljenega mesta na mesto rekombinacije so poročali v genskem faktorju koagulacije F8, ki je nameščen na kromosomu Xq28, in za 263 kb podvojeno območje je izviralo 5, 2 Mb ločeno od vstavljenega mesta. 28 Ti nakazujejo, da je vstavljanje velikega genomskega drobca v oddaljeno regijo lahko vzrok bolezni.

Image

Shematski opis genomske preureditve pri bolniku z indeksom. Geni distrofina in IL1RAPL1, ki sodelujejo pri tej preureditvi, so shematično opisani. Ta dva gena sta na kratkem kraku X kromosoma (zgoraj) ločena s skoraj 100 kb. Gen distrofina se prepisuje iz centromera (cen) v telomere (tel), medtem ko se gen IL1RAPL1 prepisuje v nasprotni smeri. Fragment 243, 7 kb, ki obsega eksone 56–62 distrofina, se podvaja, na mestu rekombinacije pa je vstavljeno (spodaj) 359, 0 kb dolgo območje, ki obsega eksone 3–5 gena IL1RAPL1 . Preureditve med distrofin intron 62 in IL1RAPL1 intron 2 in med IL1RAPL1 intron 5 in distrofin intron 55 poteka z nehomologno in z Alu rekombinirano rekombinacijo. Preureditev ponazarjata predviden vrstni red in izvor (sredina). Krepke vodoravne puščice kažejo gene distrofina in IL1RAPL1 ter njihovo transkripcijsko smer. Podvojeno območje je vknjiženo s pikčastimi črtami. Odprte, zasenčene in pikčaste škatle označujejo ekstrosone distrofina 56–62 , IL1RAPL1 eksone 3–5 in alternativni promotor G-distrofina / prvi ekson (G1). Številke nad palicami označujejo eksonovo število posameznih genov. Ovali predstavljajo Alu ponavljajoče sekvence ( Alu ). V oklepajih je navedena velikost regij. Velikost ni v merilu. Navpične puščice označujejo križišča.

Slika v polni velikosti

Glede na to, da sta gena distrofina in IL1RAPL1 prisotna na istem skupnem krhkem mestu (FRAXC), je 10 smiselno razmisliti o sočasnem pojavu mutacij v teh dveh genih 11, 12, 13 Proizvodnja himernega prepisa distrofina - IL1RAPL1 , je bilo prikazano pri enem bolniku z DMD, ki je imel delecijo, ki je znašala 1, 6 Mb iz gena IL1RAPL1 na gen distrofina. 12 Naš primer je drugi, ki prikazuje izdelavo himernega prepisa distrofina - IL1RAPL1 (slika 1). Presenetljivo je, da sta se obe preureditvi, ki sta ustvarili himerni prepis distrofina - IL1RAPL1, zgodili v altu IL1RAPL1 intra 5, lociranega le 50 kb.

Pokazalo se je, da mehanizmi rekombinacije, kot so neanalna homologna rekombinacija in nehomologno končno spajanje, temeljijo na preureditvah, ki povzročajo genomske motnje, 16, 29, pri čemer je prejšnja predstavljala večino. Predlagano je, da podvajanje znotraj gena distrofina povzroča predvsem neenaka izmenjava sestre-kromatid. 30, 31 Vendar pa je predlagano sintezno odvisno nehomološko končno spajanje kot vzrok podvajanja, ki ima za posledico podvajanje v tandemu na mestu dvojnega preloma. 5 Velike podvojenosti v tandemu so dobro znani vzroki človeške genetske bolezni. 32 Zlasti pri bolezni Pelizaeus-Merzbacher, X-vezana dismielinizirajoča motnja, je najpogostejši vzrok podvajanja gena PLP1, občutljivega na odmerjanje. 33 Pred kratkim je bilo predlagano, da so zapletena podvajanja gena proteolipidnega proteina 1 ( PLP1 ) posledica mehanizma, ki temelji na podvajanju "replikacijskega folklora in preklopa šablon (FoSTeS)", saj teh podvajanj ne bi bilo mogoče razložiti niti z neanalitično homologno rekombinacijo niti preprostega nehomološkega mehanizma za rekombinacijo na koncu. 14 V našem primeru je to možnost bolje obravnavati kot osnovni mehanizem za kompleksno genomsko preureditev (slika 5).

Ker smo v duševno zaostalostjo X, 34, 35, 36 ugotovili mutacije gena IL1RAPL1 , je naša ugotovitev, da so bili trije eksoni gena IL1RAPL1 transponirani v gen distrofina, nakazovala na možnost, da bi prišlo do njihove duševne zaostalosti, povezane z X. Skladno s tem je v literaturi opisan en primer izbrisa s tremi eksoni, ki ima za posledico duševno zaostalost. 34 Zato močno sumimo, da sočasne mutacije gena IL1RAPL1 in distrofina povzročajo tako DMD kot duševno zaostalost. Nadaljnje študije bodo razjasnile sočasnost mutacij v obeh genih in pomagale razložiti, zakaj je duševna zaostalost zapleteni dejavnik pri bolnikih z DMD.

Dodatne informacije

Datoteke Powerpoint

  1. 1.

    Dopolnilne številke

  2. 2

    Dopolnilne tabele

    Dodatne informacije spremljajo prispevek na spletni strani Journal of Human Genetics (//www.nature.com/jhg)