Dažnai nepastebėta genetinės ligos priežastis


Dažnai nepaisoma, nes gali nepakeisti aminorūgščių gamybos, sujungimo defektai gali atlikti svarbų vaidmenį sergant retomis genetinėmis hipofizės ligomis.

Keli klinikiniai endokrinologai ir bioinformatikai, vadovaujami Mičigano universiteto medicinos mokyklos žmogaus genetikos profesorių Sally Camper ir Jacob Kitzman, susirinko toliau tirti sujungimo defektus ir jų vaidmenį retose genetinėse hormoninėse ligose. Cathy Smith, mokslų daktaras. studentas, sudarė numatomų variantų, kurie gali būti toleruojami arba sukelti ligą, katalogą.

Hipofizė yra labai svarbus hormoninės veiklos centras. Jis gamina keletą skirtingų hormonų, kurie kontroliuoja augimą ir kitų endokrininių liaukų funkcijas. Hipofizei būdingas POU1F1, taip pat žinomas kaip PIT1, transkripcijos faktorius, labai svarbus trijų hormonus gaminančių ląstelių tipų: augimo hormono, prolaktino ir skydliaukę stimuliuojančio hormono vystymuisi. Dažniausiai POU1F1 mutacija yra recesyvinė, tačiau yra atvejų, kai variantai turi dominuojantį poveikį. Bet kuri genetinė priežastis paprastai sukelia daugybę hormonų trūkumo.

Neseniai atliktame tyrime Camperis ir kolegos aptiko POU1F1 sujungimo defektus šešiose šeimose su vaikais, kuriems buvo įgimtas hormonų trūkumas. Sujungimas yra procesas, kurio metu intronai (nekoduojančios genų sritys) pašalinami iš pirminio pasiuntinio RNR nuorašo, o egzonai (koduojančios sritys) sujungiami, kad susidarytų subrendusi mRNR, kuri savo ruožtu sudarys baltymą. Hipofizėje pakaitinio sujungimo būdu gaminamos dvi POU1F1 formos: vyraujantis yra transkripcijos aktyvatorius (POU1F1-alfa), o kita, dažniausiai reta forma, yra represorius (POU1F1-beta). Kai sujungimo stipriklio arba represoriaus vietos yra mutavusios, POU1F1 genas daugiausia gamina transkripcijos represorių, kuris sustabdo hormonų gamybą, sukeldamas itin žemą augimą ir hipotirozę.

Camperio tyrimai sukėlė UMMS žmogaus genetikos ir kompiuterinės medicinos bei bioinformatikos docento Jacobo Kitzmano susidomėjimą.

Kitzmanas pasiūlė sukurti ir išbandyti visas įmanomas mutacijas, surasti kitas, kurios galėtų sutrikdyti sujungimą panašiai kaip pacientų variantai, ir sužinoti, kokie veiksniai turi bendrų sujungimą ardančių variantų. Kitzmanas ir jo absolventė Cathy Smith taikė eksperimentinius mutagenezės metodus ir bioinformatinę analizę, kurią Kitzmanas anksčiau sukūrė vėžio variantų analizei.

„Dažnai sunku numatyti sujungimo efektus, todėl manėme, kad tai būtų puiki galimybė kai kuriems mano grupės sukurtiems metodams sistemingai išbandyti tūkstančius variantų vienu metu“, – sakė Kitzmanas.

Grupė rado keletą variantų, kurie gali sutrikdyti sujungimą, nepakenkiant baltymo aminorūgščių sekai. Mokslininkai sukūrė genų variantų katalogą, turintį įtakos transkripcijos faktoriaus susiliejimui hipofizėje. Šis katalogas nustato, ar konkretus variantas gali nuspėti ligą.

„Mūsų visų genuose yra daug variantų, todėl sunku atskirti tuos, kurie yra žalingi, nuo gerybinių. Tiksliajai medicinai turime suprasti galimą kiekvieno varianto poveikį, ir šis katalogas tam labai naudingas“, – aiškino Camperis.

Tada ši komanda paprašė bendradarbių pateikti savo pacientų sekų variantų sąrašą. Jie rado dvi šeimas su POU1F1 variantais, kurie atitiko eksperimentiškai nustatytų sujungimą ardančių pokyčių, nekeičiančių aminorūgščių sekos, katalogą. Tai tvirtai patvirtina, kad Camper ir bendradarbių katalogas patikimai identifikuoja ligas sukeliančius variantus.

Šis tyrimas taip pat leido palyginti kelis programinės įrangos paketus, numatančius sujungimo rezultatus, ir vienas išsiskyrė kaip geriausias prognozuotojas.

„Šis patvirtinimas yra labiau įdomus žmonėms, kurie dirba su bet kokia liga. Tai suteikia jiems daugiau pasitikėjimo naujausios programinės įrangos prognozėmis ir duomenų bei rezultatų kokybe“, – sakė Camperis.

Vienas iš iššūkių tiriant retąsias ligas – surasti pacientus, kuriems reikalingas platus bendradarbiavimas. Pavyzdžiui, hipofizės hormono trūkumas pasireiškia maždaug 1 iš 4000 gyvų gimimų. Maždaug 3% atvejų atsiranda dėl POU1F1 alfa izoformos mutacijų. Camper bendras tyrimas remiasi šešiomis nesusijusiomis šeimomis: trys iš Prancūzijos, viena iš Brazilijos, viena iš Vokietijos ir viena iš Argentinos. Bendradarbiavo trys buvę stažuotojai iš Camper laboratorijos, kurie grįžę į Marselį (Prancūzija), San Paulą (Brazilija) ir Buenos Aires (Argentina) prisijungė prie didelių vaikų ligoninių. Prancūzų grupė priklausė endokrinologų tinklui frankofoniškose šalyse, įskaitant Šiaurės Afriką. Šiam tyrimui jiems pavyko nustatyti tris šeimas su variantais, kurie turėjo įtakos POU1F1 sujungimui.

„Dirbant su nedažna liga, labai naudinga užmegzti tvirtą bendradarbiavimą, siekiant nustatyti ir įtraukti pacientus, kurių dalyvavimas yra būtinas. Mūsų tyrimo rezultatai yra daug įtikinamesni dėl šešių nesusijusių šeimų, kurios turėjo tokio paties tipo genetinį defektą“, – sakė Camper. „Niekas negalėjo to padaryti pats“.

Kitame neseniai bendrame tyrime, kurio metu buvo patikrinta 170 Argentinos pacientų dėl žinomų hipopituitarizmo genų mutacijų, tik 15% pacientų turėjo žinomo geno mutaciją. Camper komanda dabar planuoja nustatyti visų šių pacientų DNR ir tikisi atrasti papildomų genų, kurie galėtų turėti įtakos šioms ligoms.

Camper ir Kitzman taip pat yra UM RNR biomedicinos centro dėstytojai.

Cituojami dokumentai:

„Didelio našumo sujungimo tyrimai nustato klaidingus ir tylius sujungimus sutrikdančius POU1F1 variantus, dėl kurių atsiranda hipofizės hormono trūkumas. Amerikos žmogaus genetikos žurnalas. DOI: 10.1016/j.ajhg.2021.06.013

„Išsamus patogeninių genų variantų nustatymas pacientams, sergantiems neuroendokrininiais sutrikimais“, Klinikinės endokrinologijos ir metabolizmo žurnalas. DOI: 10.1210 / clinem / dgab177