Preview

Гематология и трансфузиология

Расширенный поиск

ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К КЛИНИЧЕСКИМ ПРОЯВЛЕНИЯМ ОСТРОЙ ПЕРЕМЕЖАЮЩЕЙСЯ ПОРФИРИИ

https://doi.org/10.35754/0234-5730-2019-64-2-123-137

Полный текст:

Аннотация

Введение. Острая перемежающаяся порфирия (ОПП) — наиболее распространенная и тяжело протекающая форма острых печеночных порфирий. ОПП обусловлена дефицитом третьего фермента системы биосинтеза гема — гидроксиметилбилан синтазы (HMBS) и имеет доминантный тип наследования, однако вероятность ее клинического проявления у носителей мутации в гене HMBS составляет лишь 10–20 %. Это позволяет предположить, что наличие такой мутации является необходимым, но недостаточным условием для развития заболевания.

Цель исследования: поиск дополнительных генетических факторов, предопределяющих клиническую пенетрантность ОПП, с использованием полноэкзомного секвенирования. Материалы и методы. Секвенирование полного экзома было проведено с набором TruSeq Exome Library Prep kit (Illumina) на приборе Illumina HiSeq4000 для 6 женщин, больных ОПП, с известными мутациями в гене HMBS, у которых заболевание протекало в тяжелой форме. В качестве референсного использовали версию генома человека hg19.

Результаты. Общих мутаций у обследованных больных не выявлено, однако для каждой из них найдены функциональные вариации в генах, относящихся к системам детоксикации, регуляции каскада биосинтеза гема и экспрессии синтазы дельта-аминолевулиновой кислоты (ALAS1) и в генах белков-регуляторов нервной системы. Эти варианты требуют дальнейшего изучения на расширенных выборках больных с манифестацией ОПП и их родственников, являющихся бессимптомными носителями нарушений в гене HMBS.

Заключение. Полученные результаты позволили высказать гипотезу о возможной роли в пенетрантности ОПП генетических дефектов, определяющих развитие других неврологических патологий, о чем свидетельствует наличие у 5 из 6 обследованных больных патогенных вариаций в генах, дефекты в которых ассоциированы с наследственной миастенией и мышечной атрофией.

Для цитирования:


Пшеничникова О.C., Гончарова М.В., Пустовойт Я.С., Карпова И.В., Сурин В.Л. ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К КЛИНИЧЕСКИМ ПРОЯВЛЕНИЯМ ОСТРОЙ ПЕРЕМЕЖАЮЩЕЙСЯ ПОРФИРИИ. Гематология и трансфузиология. 2019;64(2):123-137. https://doi.org/10.35754/0234-5730-2019-64-2-123-137

For citation:


Pshenichnikova O.S., Goncharova M.V., Pustovoit Y.S., Karpova I.V., Surin V.L. PILOT RESEARCH OF A GENETIC PREDISPOSITION FOR CLINICAL MANIFESTATIONS OF ACUTE INTERMITTENT PORPHYRIA. Russian journal of hematology and transfusiology. 2019;64(2):123-137. (In Russ.) https://doi.org/10.35754/0234-5730-2019-64-2-123-137

Введение

Гем выступает в качестве простетической группы для многочисленных гем-содержащих белков, включа­ющих цитохромы, каталазы, синтазу оксида азота, ге­моглобин и миоглобин, и участвует в многочисленных регуляторных системах, управляющих процессами транскрипции, трансляции, процессинга микроРНК и циркадными ритмами [1—4]. Избыток гема и его предшественников приводит к образованию реактив­ных форм кислорода. Биосинтез гема в эукариоти­ческих организмах осуществляется в 8 стадий, и на­рушения в любом из участвующих в них ферментов приводят к развитию различных вариантов порфирии, обусловленных накоплением в организме токсичных предшественников гема. Острая перемежающаяся порфирия (ОПП) связана с дефицитом третьего фер­мента биосинтеза гема — гидроксиметилбилан синта­зы (HMBS), или другое название — порфобилиноген дезаминазы (PBGD) [5, 6]. Заболевание имеет присту­пообразное течение, сопровождающееся прогрессиру­ющим поражением нервной системы, что обусловлено воздействием токсичных порфириновых предшествен­ников (δ-аминолевулиновой кислоты и порфобилиногена) на висцеральную, периферическую, автономную и центральную нервные системы (ЦНС). Приступ проявляется болями в животе, тошнотой, рвотой, та­хикардией и гипертонией. Нарушения ЦНС проявля­ются в виде тревожности, бессонницы, галлюцинаций, депрессии, паранойи, дезориентации. Перифериче­ская невропатия вызывает боль и слабость и может прогрессировать до тетрапареза и затруднения ды­хания [7—10]. К факторам, провоцирующим развитие приступа, относятся лекарственные препараты (бар­битураты, антиконвульсанты, рифампицин и суль­фаниламидные антибиотики), лютеальная фаза мен­струального цикла, гормональные контрацептивы, голодание и низкокалорийная диета, алкоголь, стресс, инфекции и др. [8, 9, 11]. Все провоцирующие экзоген­ные и эндогенные факторы стимулируют экспрессию синтазы дельта-аминолевулиновой кислоты (ALAS1), стартового фермента цикла биосинтеза гема [2, 4].

ОПП имеет доминантный тип наследования, и по­чти все больные являются гетерозиготными носите­лями патогенного варианта в гене HMBS. Этот ген расположен на хромосоме 11 (11q24.1—24.2) и имеет длину около 10 000 п. н., из которых 1300 п. н. пред­ставляют собой кодирующую часть, состоящую из 15 экзонов. Белок HMBS имеет две изоформы, одна экс­прессируется только в эритроидных клетках, а другая повсеместно [12]. Эти изоформы кодируются двумя независимыми мРНК, транскрибирующимися с раз­ных промоторов одного гена. В настоящее время в раз­ных странах зафиксировано свыше 400 мутаций в гене HMBS [13, 14] (база данных HGMD: http://www.hgmd.cf.ac.uk/ac/index.php).

Однако далеко не все носители патогенных вари­антов в этом гене имеют клинические проявления заболевания. В большинстве стран пенетрантность составляет 10—20 % [8, 13, 15]. В ходе наших много­летних исследований и в работах зарубежных ла­бораторий [13, 14, 17, 18] ассоциации между типом мутации в гене HMBS и проявлением заболевания выявлено не было. Высказывалось предположение о том, что пенетрантность ОПП может определяться сочетанием патологической мутации в одном из ал­лелей гена HMBS с гипоморфным аллелем (аллеля­ми) дикого типа этого гена со сниженной экспресси­ей фермента [19]. Такая взаимосвязь была выявлена для эритропоэтической протопорфирии, при которой найдена очевидная корреляция между клиническим фенотипом и сочетанием мутантного и слабоэкспрес- сирующегося аллелей гена феррохелатазы. Аллель «дикого типа» со сниженной экспрессией был най­ден также для копропорфириногеноксидазы. Одна­ко авторы данного исследования не нашли подобной связи для ОПП [19]. В настоящей работе, в которой была определена полная первичная структура гена HMBS для двух больных ОПП, также не было най­дено гипоморфных аллельных вариантов, сочетание которых с мутантным аллелем могло бы определять клинические проявления заболевания [17]. Таким образом, более вероятной выглядит гипотеза о суще­ствовании дополнительных генетических детерми­нант пенетрантности ОПП [13, 14, 16, 17]. О наличии генетической предрасположенности к клиническому проявлению ОПП свидетельствует схожесть карти­ны заболевания (возраст при первой манифестации, периодичность и тяжесть приступов, симптоматика) у женщин-близнецов [18].

В нашем предыдущем исследовании [20] были выбо­рочно изучены гены различных метаболических и регу­ляторных систем (всего 24 гена, в том числе гены систем детоксикации), нарушения в которых могут приводить к клиническому проявлению ОПП. Работа была осно­вана на поиске различий в частотах встречаемости по­лиморфных аллельных вариантов этих генов в группах больных и бессимптомных носителей. Предположи­тельная ассоциация с клиническим проявлением забо­левания была показана только для глутатионтрансфераз (GSTT, GSTM), сочетание гомозиготности по нулевым делеционным вариантам которых выявлялось только у больных и ни разу не встретилось у пожилых бессим­птомных носителей мутации в гене HMBS [20].

Целью данного исследования был поиск допол­нительных генетических факторов, предопре­деляющих клиническую пенетрантность ОПП, с использованием современной технологии высоко­производительного секвенирования (next-generation sequencing, NGS).

Материалы и методы

Данная работа является пилотным исследовани­ем, так как для изучения молекулярно-генетических основ порфирий технология NGS до сих пор не при­менялась.

Больные

Для проведения секвенирования полного экзома (Whole Exom Sequencing, WES) были отобраны образ­цы ДНК 6 женщин, больных ОПП, с известными му­тациями в гене HMBS, у которых заболевание проте­кало в тяжелой форме с неоднократными приступами. От всех больных получено добровольное информиро­ванное согласие на обработку и публикацию данных молекулярно-генетического исследования на условиях анонимности. Научная тема, в рамках которой прово­дилась данная работа, одобрена локальным этическим комитетом ФГБУ НМИЦ гематологии Минздрава России.

Выделение ДНК и установление мутаций в гене HMBS

ДНК выделяли из ядерных клеток периферической крови после селективного лизиса эритроцитов в 0,8 % растворе хлорида аммония по стандартной методике, включающей обработку додецилсульфатом натрия (0,5 %) и протеиназой К (200 мкг/мл) в течение ночи при 37 °С или 2 часов при 65 °С с последующей фенол- хлороформной экстракцией.

Концентрацию выделенной ДНК определяли на спек­трофотометре Ultrospec 3000 (Pharmacia Biotech), чи­стоту контролировали по отношению поглощения све­та 260/280 нм. ДНК всех выбранных для исследования больных подходила по качеству для NGS.

Ранее для всех исследуемых больных амплифици- ровали и секвенировали по методу Сэнгера все функ­ционально значимые участки гена HMBS: 5'-UTR, 3'-UTR, 15 экзонов с прилегающими достаточно про­тяженными интронными участками. У каждой боль­ной были выявлены следующие патогенные варианты (нумерация аминокислот начинается со стартового ко­дона (+1 позиция), в качестве референсной последова­тельности использованы NG_008093.1 для геномных позиций и NP_000181.2 для нумерации кДНК):

  • Пп442: 53delT (p.Met18Argfs*3);
  • Пп530: 575G>A (p.Gly192Asp) (SIFT: 0,912 D; Poly- Phen-2: 0,899 D; MutationTaster: 0,81 D; Provean: 0,931 D);
  • Пп533: 652G>T (p.Gly218Trp) (SIFT: 0,912 D; Poly- Phen-2: 0,899 D; MutationTaster: 0,81 D; Provean: 0,728 D);
  • Пп537: 731T>C (p.Leu244Pro) (SIFT: 0,142 T; PolyPhen-2: 0,116 B; MutationTaster: 0,81 D; Provean: 0,506 N);
  • Пп570: 436_437AG>CC (p.Ser146Pro) (SIFT: 0,912 D; PolyPhen-2: 0,899 D; MutationTaster: 0,81 D; Provean: 0,8 D);
  • Пп597: 448C>T (p.Arg149X).

Используемая номенклатура генетических вари­антов соответствует рекомендациям HGVS вер. 15.11 (http://varnomen.hgvs.org/).

Полноэкзомное секвенирование (whole exome sequencing — WES) и биоинформатическая обработка

Полный экзом секвенировали в лаборатории россий­ской инновационной биотехнологической компании «Евроген» (Москва) с набором TruSeq Exome Library Prep kit (Illumina) на приборе Illumina HiSeq4000 с длиной прочтения 2x75 пн. В результате мы получи­ли 777 млн прочтений отличного качества. Более 99 % прочтений прошли фильтрацию по качеству, длине и были использованы в работе (от 104 млн до 144 млн для каждого образца).

В качестве референсного использовали версию ге­нома человека hg19. Картирование прочтений прово­дилось в программе bwa mem, эффективность карти­рования была более 99 %. Варианты, отличающиеся от референсного, детектировались с помощью програм­мы GATK для каждого образца отдельно с перекали- бровкой на известные варианты базы dbSNP138_hg19. Весь полученный массив данных был использован для дальнейшей биоинформатической обработки.

Первая часть анализа была основана на функцио­нальном подходе, при котором выполнена попытка вы­явить для больных с манифестировавшим заболева­нием общие функциональные полиморфизмы в генах, продукты экспрессии которых участвуют в метаболиз­ме гема или в регуляции этого процесса.

Во второй части исследования был проведен поиск патогенных вариантов. При этом учитывали только генетические варианты, не зарегистрированные в ба­зах данных SNP. Среди вариаций учитывали stopgain, frameshift, 5-UTR (ближняя область до позиции около -200), nonframe, нарушение сплайсинга и несинонимич­ные замены. Из несинонимичных замен оставили только те, которые идентифицировались как патогенные четырь­мя программами анализа белковых структур, наиболее часто используемыми для характеристики влияния ген­ных дефектов (SIFT [21], PolyPhen-2 [22], MutationTaster [23], Provean [24]). Оставшиеся после такой фильтрации варианты с наибольшей вероятностью могут рассматри­ваться как патогенные варианты. На последнем этапе анализа к найденным патогенным вариантам добавили SNP в тех же генах, зарегистрированных в базах дан­ных, но с очень низкой частотой встречаемости.

Результаты

В среднем для каждой из 6 больных ОПП было по­лучено около 37 000 различных вариантов, отличаю­щихся от референсной геномной последовательности.

В первую очередь рассмотрели вариации в генах, которые на основании функций кодируемых ими белков были выбраны в качестве кандидатных и частично исследовались ранее, но только точечно по отдельным полиморфизмам. На наличие мутаций или редких полиморфных вариаций были проана­лизированы гены, относящиеся к системам деток­сикации, регуляции каскада биосинтеза гема и экс­прессии ALASl. Ни в одном из генов не выявлено вариаций, которые можно было бы с большой вероятностью отнести к мутациям, но для ряда генов у двух и более больных были найдены достаточно редкие функциональные (гипоморфные) аллельные варианты (табл. 1).

 

Таблица 1. Функциональные полиморфизмы, выявленные у больных ОПП, и их частота встречаемости (f) в мировой популяции

Table 1. Functional polymorphisms, detected in API patients, and their occurrence frequency (f) in the global population

Ген

Gene

Генный вариант Gene variant

rs

f

Пп442

Pp442

Пп530

Pp530

Пп533

Pp533

Пп537

Pp537

Пп570

Pp570

Пп597

Pp597

LONPl

NM_001276480:c.G134A:p.Arg-

45Gln

11085147

0,06

V/N

V/N

V/N

N/N

N/N

N/N

NM 001276480:c.G2143A:p. Val715Ile

1062373

0,02

N/N

N/N

N/N

V/N

N/N

N/N

HNF4G

NM_004133:c.G86A:p.Ser29Asn

2943549

0,44

V/N

V/N

V/V

V/N

N/N

V/V

NM_004133:c.G681A:p.Met227Ile

1805098

0,44

V/N

V/N

V/V

V/N

N/N

V/V

HNF4A

NM_000457:c.G505A:p.Val169Ile

142204928

0,002

N/N

N/N

V/N

N/N

N/N

N/N

PPARGClA

NM_013261:c.G1444A:p.Gly482Ser

8192678

0,43

V/N

V/N

N/N

V/N

N/N

V/N

CYPlBl

NM_000104:c.G1294C:p.Val432Leu

1056836

0,4

V/V

V/N

V/V

V/V

V/V

V/N

CYP2B6

NM_000767:c.G516T:p.Gln172His

3745274

0,27

V/N

V/V

V/N

N/N

N/N

N/N

CYP2C9

NM_000771:c.A1075C:p.Ile359Leu

1057910

0,06

V/N

N/N

N/N

N/N

V/N

V/N

CYP2D6

NM_000106:c.C100T:p.Pro34Ser

1065852

0,2

N/N

V/N

N/N

N/N

N/N

N/N

CYP2D6

NM 001025161:c.C1304G:p. Thr435Ser

1135840

0,4

N/N

V/N

V/N

V/N

V/N

V/N

CYP2D6

NM_001025161:c.T733C:p.

Cys245Arg

16947

0,3

N/N

V/N

V/N

V/N

V/N

V/N

CYP4F2

NM 001082:c.G1297A:p.Val- 433Met

2108622

0,3

V/V

V/N

N/N

N/N

V/N

N/N

CYP4F11

NM_021 1 87:c.*4T>C

1060467

0,3

N/N

N/N

V/N

N/N

N/N

V/N

Примечание. V — генный вариант, N — норма (референсный геном человека hg19), V/N — гетерозигота по варианту, V/V — гомозигота по варианту, N/N — гомозигота по норме.

Note. V — gene variant, N — norm (reference human genome hg19), V/N — variant heterozygote, V/V — variant homozygote, N/N — normal homozygote.

Полноэкзомное секвенирование выявило у каждой больной около 275—309 (в среднем 290) генных вари­антов, не зарегистрированных в базах данных SNP. У каждой больной эти варианты приходились на 177— 227 (в среднем на 200) различных генов, в сумме в об­щей выборке генные дефекты такого типа были найде­ны в 970 генах.

Полученные после жесткой фильтрации генные варианты (не зарегистрированные в базах данных по SNP и определяемые протеомными программами как патогенные) приведены в таблице 2. Следует учи­тывать, что результаты, получаемые при помощи этих аналитических программ, достаточно часто противо­речат друг другу, что отмечалось и другими исследо­вателями [25—27]. Например, в таблицу вошли толь­ко 5 из 6 вариантов в гене HMBS, найденных ранее с использованием секвенирования по методу Сэнгера. Мутация c.731T>C (p.Leu244Pro) (Пп537) признана патогенной только программой MutationTaster, хотя у данной больной она была единственным отличием от референсной последовательности.

Для оставшихся после жесткой фильтрации вари­антов был проведен функциональный анализ (табл. 2), который начали с генов, вариации которых встре­тились у нескольких больных. Далее оценивали возможную причастность к клиническому проявле­нию ОПП дефектов в остальных генах, основыва­ясь на известных функциях кодируемых ими бел­ков и характере связанных с ними наследственных патологий. У 4 больных была найдена одна и та же инсерция —                                 NM_001007026:c.1461_1462insCAG:p.Gln487delinsGlnGln в гене атрофина 1 (AZAl). Пато­генные нарушения в этом гене вызывают нейродеге- неративное наследственное заболевание — дентаторубро-паллидолюисову атрофию, ассоциированную с экспансией CAG-повтора в гене ATN1 и симптома­тически отчасти сходную с ОПП (полинейропатия, выражающаяся в спинально-мышечной атаксии, эпилепсии, деменции) [28, 29]. Патология проявля­ется при увеличении числа триплетов CAG до 49—88 при норме в менее чем 36. Наблюдающееся в данном исследовании отличие от референсной последова­тельности всего на один мотив CAG свидетельствует о том, что в данном случае имеет место не мутация, а обычный полиморфизм. Такой же вывод можно сде­лать на основании анализа вариации NM_001128164: c.626_627insGCA:p.His209delinsGlnHis (CAG) в гене ATXN1 (атаксин 1), встретившуюся у 3 больных, де­фекты которого приводят к аутосомной доминантной церебральной атаксии [30]. Среди генов, вариации ко­торых обнаружены у 2 больных (LIN9, ALMS1, AGAP6, ALG8, MYADML2), на основании анализа функций, ко­дируемых ими белков и ассоциации с наследственны­ми патологиями только ген альфа-1,3-глюкозилтранс- феразы (ALG8), участвующей в гликозилировании белков, с определенными оговорками, может рассма­триваться как кандидатный, поскольку его дефекты также связаны с целым рядом нейродегенеративных наследственных заболеваний, некоторые из которых по своей симптоматике отчасти сходны с ОПП [31].

 

Таблица 2. Результаты фильтрации данных WES

Table 2. WES data filtering results

Хромосома

Chromosome

Пп442

Pp442

Пп530

Pp530

Пп533

Pp533

Пп537

Pp537

Пп570

Pp570

Пп597

Pp597

1

PTBP2

CCDC17

PRKCZ

PLEKHNl

CLCN6

GRHL3

TOR3A

MIERl

POU3Fl

CFAP57

HHAT

SHCBPlL

RRPl5

SPAG17

 

OTUD7B

 

PLEKHA6

TMEM63A

LIN9

 

ARNT

 

LIN9

 

 

 

ALDH9Al

 

 

 

 

 

CAMSAP2

 

 

2

ADCY3

MSH6

LRP2

TMEM2l4

UGTlA4

ARL5A

VIT

ALMSl*

HOXD4

ALMSl

 

COL4A3

PNPTl

KCNIP3

ACSL3

TRABD2A

 

 

NCK2

PPIG

PASK

TMEM87B

 

 

CYP27C1

 

 

 

 

 

ZNF385B

 

 

 

 

 

3

MSTl

KIF9

FRMD4B

 

 

SLC38A3

KIAA2018

 

VWA5B2

 

 

 

 

 

FAMl3lA

 

 

 

4

UGT2A3

CPZ

DOK7**

TMEM33

MAN2B2

CWH43

 

CPEB2

ABLIM2

 

NCAPG

FRGl

 

SYNPO2

 

 

NOAl

 

5

SREKlIPl

FBXO38

RANBPl7

 

 

DNAH5

 

LCP2

 

 

 

CDHl2

 

 

 

 

 

RUFYl

6

DCDC2

NQO2

 

ATXNl

ATXNl

HISTlHlA

CDSN

ATXNl

 

HISTlH3J

MAPKl3

SMLRl

MTCHl

C6orf226

 

DNAH8

GPR6

SMOC2

 

ADGB

 

 

IGF2R

TBP

 

 

 

 

LPA

 

7

SSPO

ZNF679

POR

 

UBE2D4

SLCl3Al

 

PTPRN2

 

 

 

 

8

 

 

WRN

AP3M2

 

 

 

 

YTHDF3

 

 

 

9

UBAP2

CNTLN

UNCl3B

CORO2A

DNAJC25

 

OMD

MAMDC2

GSN

POMTl

CCDCl83

 

 

SLC27A4

 

 

 

 

10

AGAP6

FAM208B

UNC5B

ZEBl

CUBN

LOXL4

 

P4HAl

NOLCl

AGAP6

 

 

 

 

PLEKHAl

Cl0orfl2

 

 

 

 

TUBGCP2

 

 

 

CYP2R1

IFITMl0

TM7SF2

ORl0A3

ANO9

AP2A2

11

MS4A6A

DNHDl

ALG8

 

VPS5l

GLYATLl

HMBS

PHLDBl

HMBS

 

ALG8

HMBS

 

HMBS

ACAD8

 

TRIM77

 

 

 

 

 

HMBS

 

12

PWPl

ATNl

ATNl

WNKl

BCL2Ll4

ATNl

TCHP

CELAl

ISCU

ATNl

PUS7L

ARNTL2

CCDC60

ALDHlL2

 

FBXW8

 

SPl

CAMKK2

EP400

 

B3GNT4

 

DIABLO

NCOR2

 

 

 

 

LRCOLl

EP400

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 2 

Хромосома

Chromosome

Пп442

Pp442

Пп530

Pp530

Пп533

Pp533

Пп537

Pp537

Пп570

Pp570

Пп597

Pp597

 

13

 

 

 

 

KATNALl

WASF3

 

 

 

 

MYCBP2

NUFIPl

 

 

 

 

 

PIBFl

 

14

SNX6

SERPINA4

 

CFL2

PNN

CMAl

EXOC5

 

 

 

SERPINA9

ALDH6Al

 

 

15

 

 

TTBK2

RYR3

 

NIPA2

GOLGA6L2

TRIM69

 

 

 

TYRO3

HERC2

DNAJA4

 

 

 

 

IGDCC4

WDR6l

 

 

 

 

THSD4

 

 

 

 

 

MEF2A

 

 

16

 

TMEM170A

RPL3L

ABCCll

CETP

 

SSTR5

 

NOXOl

MLKL

CDH3

 

PRSS4l

 

C16orf82

 

 

 

HSF4

 

HSDLl

 

 

 

PRDM7

 

 

17

 

 

SMTNL2

B9Dl

TMEMll

MPP2

KRTAP4-6

RAIl

PELPl

MYADML2

EFCAB5

 

 

 

ABCC3

 

HNFlB

 

 

 

ACTGl

 

VEZFl

 

 

 

MYADML2

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

SERPINB5

 

 

19

 

DPP9-AS1

APBA3

MAST3

CREB3L3

PRDX2

STXlO

 

ANKLEl

ZNF792

CAPNl2

MYO9B

RASAL3

 

RNF225

NFKBIB

TTYHl

ZNF8l6

PHLDB3

 

 

KLK8

 

 

POLDl

20

TUBBl

SLC24A3

 

 

 

CSElL

 

 

 

 

 

FAM65C

21

 

PCNT

 

 

 

C2lorf9l

 

22

 

LZTRl

 

MNl

 

 

HIRA

MFNG

 

 

 

 

LOC39l322

APOBEC3D

 

 

 

 

MKLl

TRMU

 

 

 

 

PANX2

X

 

TAF9B

 

 

 

SUPT20HL2

Всего

Total

45

47

38

36

37

48

Примечание. Подчеркиванием отмечены гены, вариации в которых найдены у 2 и более больных.

Жирным шрифтом отмечены патогенные варианты генов, которые могут быть связаны с клиническим проявлением ОПП.

Note. Underline denotes genes with variations found in 2 or more patients.

Pathogenic gene variants, which can be associated with the clinical manifestation of AIP are marked in bold.

Далее проанализировали вариации для всех извест­ных на данный момент генов (31), нарушения в ко­торых ассоциируются с развитием наследственного миастенического синдрома (НМС) [32], однако в боль­шинстве этих генов отличий от референсного генома не было или же были отмечены часто встречающиеся в мировой популяции варианты. Выявленные в этих генах патогенные варианты приведены в таблице 3. В этой таблице приведены также данные по редким аллелям генов — регуляторов нервной системы, которые могут быть гипоморфными, т.е. иметь снижен­ную активность. В целом, патогенные варианты генов, нарушения в которых могут ассоциироваться с нейродегенеративными заболеваниями, обнаружены у 5 из 6 больных, а редкие гипоморфные аллели — у всех 6 больных.

Обсуждение

Функциональный анализ вариаций в генах, продукты которых участвуют в метаболизме гема

Клинические проявления ОПП обусловлены воз­действием предшественников гема, которые накапли­ваются в организме и не успевают выводиться из него [7—10]. Это может быть связано с тем, что синтезирует­ся слишком большое количество продукта на стадиях, предшествующих работе гидроксиметилбилан синтазы, то есть в результате чрезмерной активности синтазы или дегидратазы δ-аминолевулиновой кислоты, и/или происходят нарушения в процессе деградации гема. Показано, что экзогенные и эндогенные факто­ры, провоцирующие развитие острого приступа, сти­мулируют экспрессию ALASl и apoCYP, являясь ли­гандами для целого ряда транскрипционных факторов и их медиаторов [2, 4, 33—38]. Неконтролируемая ин­дукция ALASl в сочетании с дефицитом ферментов по­следующих стадий биосинтеза гема может приводить к созданию избыточного пула токсичных порфирино- вых предшественников и клиническому проявлению заболевания. Таким образом, именно ALASl является основной потенциальной мишенью, которую рассма­тривают в качестве провокатора манифестации ОПП и других острых порфирий. В связи с этим на первом этапе были проанализированы вариации в гене ALASl и в генах, кодирующих другие ферменты биосинтеза гема (ALAD, UROD, FECH, PPOX, CPOX), а также фер­менты, участвующие в деградации гема, к которым от­носятся HMOXl и HMOX2, кодирующие гемоксигеназы 1 и 2 [7], LONPl, CLPX и CLPP, кодирующие митохон­дриальные АТФ-зависимые протеазы [4, 39]. В ходе широкомасштабного анализа экспрессии генов были найдены еще 5 потенциальных участников биосинтеза гема — три гена (SLC25A39, SLC22A4 и TMEM14C), ко­дирующие предполагаемые митохондриальные тран­спортеры, и два гена (Clorf69 и ISCAl), кодирующие белки Fe-S кластеров [36]. Эти гены также проверяли на наличие вариаций.

В гене ALASl ни у одной из 6 больных ОПП не было выявлено вариаций. У одной из исследованных боль­ных (Пп537) был выявлен вариант в гене ALAD (неси­нонимичная замена NM_000031:c.T574G:p.Ser192Ala, (SIFT: 0,022 T; PolyPhen-2: 0,208 B; MutationTaster: 0,81 D; Provean: 0,249 N) в гетерозиготном состоянии. Такое двойное нарушение в цикле биосинтеза гема теоретически могло бы иметь прямо противополож­ные последствия. С одной стороны, дополнительный дефект во второй стадии цикла может в определенных условиях спровоцировать клиническое проявление ОПП, а с другой — наоборот, послужить защитным механизмом за счет снижения нагрузки на третью ста­дию цикла. У больной есть родные брат и сестра, оба старше 30 лет, также являющиеся носителями нару­шений в генах HMBS и ALAD, но у них никаких про­явлений заболевания до сих пор не было, у самой же больной ОПП манифестировала в 21 год. Из чего сле­дует, что дополнительное нарушение в гене ALAD вряд ли оказывает существенное влияние на пенетрантность ОПП.

Вариаций в генах HMOXl и HMOX2, а также в генах, кодирующих субъединицы ClpXP, ни у одной из 6 больных выявлено не было. Зато у трех из них (Пп442, Пп530 и Пп533) в гене LONPl была найдена редкая (f = 0,06) несинонимичная замена rs11085147 (NM_001276480:c.G134A:p.Arg45Gln, табл.1), и у одной (Пп537) — еще более редкая (f = 0,02) замена rs1062373 (NM_001276480:c.G2143A:p.Val715Ile, табл. 1).

Обе эти замены могли бы оказаться функциональны­ми. Однако по результатам дальнейшего исследова­ния на выборке еще из 20 больных ОПП редкий вари­ант rs11085147 был выявлен только у одного больного, то есть частота его встречаемости среди больных ока­залась такой же, как и в мировой популяции. Второй вариант (rs1062373) в настоящее время исследуется.

В генах, кодирующих предполагаемые митохондри­альные транспортеры (SLC25A39, SLC22A4 и TMEM14C) и белки Fe-S кластеров (Clorf69 и ISCA1), ни у одной больных функционально значимых замен не выявили.

Индукция ALASl происходит в ответ на необходи­мость в геме для формирования гемопротеинов и, среди прочих, цитохромов P450 (CYPs), вовлеченных в первую и вторую фазы метаболизма ксенобиотиков, и опосре­дована несколькими транскрипционными факторами, которые активируются, связываясь с ксенобиотиками или гормональными стероидами [33, 35, 40—42]. У че­ловека индуцированная ксенобиотиками транскрипци­онная активация генов ALASl и CYPs при метаболизме более 50 % лекарств опосредована ядерными рецеп

торами CAR (constitutively androstane receptor) и PXR (pregnane xenobiotic receptor). Медиаторами для PXR/ CAR-индуцированной транскрипции ALASl могут вы­ступать отвечающий на сигналы гипоталамо-гипофи- зарно-надпочечниковой системы глюкокортикоидный рецептор (glucocorticoid receptor, GR), HNF4 (hepatocyte nuclear factor 4), инсулин-зависимый транскрипцион­ный фактор FOXO (Forkhead box class O) и неинсулин-зависимый транскрипционный фактор PGC-1a, активируемый глюкагоном [33]. Внешние и внутренние факторы, вызывающие приступы ОПП, могут запу­скать один из четырех описанных выше путей воздей­ствия на ALAS1 посредством активации системы CAR/ PXR или несколько одновременно.

Все выявленные у больных замены в генах, коди­рующих RXR (гены RXRA, RXRB, RXRG), FOXO1 (ген FOXO1), CAR (ген NR1I3), PXR (ген NR1I2), GR (ген NR3C1), NRF1 (ген NRF1), были интронными или синонимичными. У 5 больных в гене, кодирую­щем γ-субъединицу HNF4 (HNF4G), были выявле­ны две однонуклеотидные несинонимичные замены rs2943549 (NM_004133:c.G86A:p.Ser29Asn, табл.         1)

и rs1805098 (NM_004133:c.G681A:p.Met227Ile, табл. 1), но они встречаются с частотой около 44 % и среди здо­ровой популяции и аналитическими программами как патогенные не определяются.

В гене, кодирующем α-субъединицу HNF4 (HNF4A), у больной (Пп533) был выявлен очень редкий (f = 0,002) вариант rs142204928 (NM_000457:c.G505A:p.Val169Ile, табл. 1), который может быть ассоциирован с сахарным диабетом 2-го типа. У 4 больных в гене, кодирующем PGC-1a (PPARGC1A), был выявлен распространенный (f = 0,43) вариант rs8192678 (NM_013261:c.G1444A:p. Gly482Ser, табл. 1) являющийся, по всей вероятности, нейтральным.

ALASl также играет важную роль в биосинтезе сте­роидных гормонов, в частности, участвует в продук­ции прогестерона в стероидогенных клетках [38], что могло бы объяснять тот факт, что стресс, приме­нение оральных контрацептивов и лютеальная фаза менструального цикла часто являются факторами, провоцирующими развитие приступа при острых пор- фириях. В стероидогенных тканях в регуляции ALASl участвуют рецепторы SF-1 (orphan nuclear receptor steroidogenic factor 1) и LRH-1 (liver receptor homolog 1) [38]. Был проведен поиск вариаций в генах NR5A1, ко­дирующем SF-1, и NR5A2, кодирующем LRH-1, однако все они находились в интронных или межгенных об­ластях.

Как отмечалось выше, экспрессия ALASl тесно свя­зана с работой цитохромов P450 (CYPs), вовлеченных в первую и вторую фазы метаболизма ксенобиотиков, в состав которых входит гем [33, 43, 44]. Нарушения экспрессии и активности этих белков могут приводить к менее эффективному метаболизму ксенобиотиков, что, в свою очередь, будет стимулировать экспрессию

ALASl. Анализ генов, кодирующих CYPs у включен­ных в данное исследование больных, не выявил нару­шений в одном из самых представленных в пуле пе­ченочных гемопротеинов человека [43, 44] — CYP3A4, отвечающем за метаболизм более 60 % применяемых препаратов [45]. Однако среди других подтипов были выявлены однонуклеотидные замены, которые, воз­можно, являются функциональными. У всех 6 боль­ных был выявлен часто встречающийся в европейской популяции (f = 0,4) вариант rs1056836 (NM_000104:c. G1294C:p.Val432Leu, табл. 1) в гене CYP1B1, кодиру­ющем белок, отвечающий за метаболизм эйказонои- дов, эстрогена и чужеродных химических соедине­ний [45], причем у 4 больных (Пп442, Пп533, Пп537, Пп570) он был выявлен в гомозиготном состоянии, что существенно превышает ожидаемую частоту по­добного события. Ранее было показано, что данный аллель, особенно в гомозиготном состоянии, связан с меньшей восприимчивостью к ряду лекарственных препаратов [46]. В гене, кодирующем CYP2B6, который отвечает за метаболизм эйказоноидов, лекарств и чу­жеродных химических соединений [45] и, в частно­сти, участвует в метаболизме барбитуратов и взаимо­действует с ядерными рецепторами CAR и PXR [47], у 3 больных (Пп442, Пп530, Пп533) был выявлен вариант rs3745274 (NM_000767:c.G516T:p.Gln172His, табл. 1). Он встречается с частотой 15—60 % в раз­ных популяциях и связан со снижением экспрессии белка на 50—75 % [48—50]. У одной больной (Пп530) этот вариант был в гомозиготной форме. У 3 больных (Пп442, Пп570, Пп597) выявили вариант rs1057910 (NM_000771:c.A1075C:p.Ile359Leu, табл. 1) (f = 0,06) в гене, кодирующем CYP2C9, который отвечает за ме­таболизм эйказоноидов, лекарств и чужеродных хи­мических соединений [45, 49]. Его максимальная ин­дукция требует задействования одновременно сайта связывания CAR/PXR и HNF4a за счет участия мега­комплекса из кофакторов, связанных с HNF4a, в том числе PGC-1a, SRC-1 и NCOA6 [47, 51]. Выявленный вариант встречается в мировой популяции с часто­той около 6 % и снижает активность белка до 70 % в зависимости от субстрата и ниже в случае гомози­готного состояния [47], однако среди обследованных больных он был только в гетерозиготном состоянии. Более того, на расширенной выборке больных ОПП было показано, что частота его встречаемости у них не отличается от таковой в общей популяции. Также были выявлены SNP в генах, кодирующих цитох- ромы CYP2D6, CYP4F2 и CYP4F11, которые отвечают за метаболизм эйказоноидов, лекарств и чужеродных химических соединений [45]. Все эти полиморфные варианты (rs1065852, rs1135840, rs16947, rs2108622 и rs1060467, табл. 1) встречаются в мировой попу­ляции с частотой около 30 % и, возможно, связаны с пониженной чувствительностью к ряду лекарств [45, 47, 52].

Функциональный анализ вариаций в генах, продукты которых регулируют нервную систему

Анализ результатов жесткой фильтрации дан­ных WES показал, что наиболее перспективными в плане влияния их аномальных вариантов на пене- трантность ОПП являются гены, продукты которых имеют отношение к регуляции нервной системы и на­рушения в которых приводят к развитию заболева­ний, по симптоматике отчасти схожих с ОПП. Среди генов, вариации в которых обнаружились у единич­ных больных, были выделены патогенные варианты в генах AGRN (NM_198576:c.G3598A:p.Val1200I1e), DOK7 (NM_001164673:c.C139T:p.Arg47Cys) и FBXO38 (NM_001271723:c.G2261A:p.Arg754His) (табл. 3).

 

Таблица 3. Характеристика вариаций в генах, продукты которых участвуют в регуляции нервной системы и могут влиять на пенетрантность ОПП

Table 3. Characteristics of gene variations, which products are involved in the regulation of the nervous system and may affect the penetrance of AIP

Больная

Patient

Ген

Gene

Вариант

Variant

SIFT

PolyPhen-2

MutationTaster

Provean

Патогенные варианты

Pathogenic variants

Пп597

Pp597

UNC13A

NM_001080421:c.C1375G: p.Arg459Gly

0,44 D*

0,335 B

0,358 D

0,559 D

Пп533

Pp533

DOK7

NM_001164673:c.C139T: p.Arg47Cys

0,784 D

0,899 D

0,422 D

0,941 D

Пп537

Pp537

AGRN

NM_198576:c.G3598A: p.Val1200Ile

0,092 T

0,373 P

0,322 D

0,084 N

Пп533

Pp533

SCN4A

NM_000334:c.C286T: p.Leu96Phe

0,784 D

0,564 D

0,317 N

0,611 D

Пп570

Pp570

ALG8

NM_001007027:c.350_351del: p.Phe117fs

N/A

N/A

N/A

N/A

Пп533

Pp533

NM_001007027:c.T199A: p.Tyr67Asn

0,912 D

0,899 D

0,81 D

0,98 D

Пп530

Pp530

FBXO38

NM_001271723:c.G2261A: p.Arg754His

0,912 D

0,899 D

0,81 D

0,745 D

SNP

Пп570

Pp570

ALG8

rs61995925 (f = 0,02) NM_001007027:c.G803A: p.Arg268Gln

0,912 D

0,899 D

0,81 D

0,73 D

Пп537

Pp537

DOK7

rs62272670 (f = 0,004) NM_001164673:c.C134T: p.Ser45Leu

0,053 T

0,326 B

0,09 N

0,693 D

Пп570

Pp570

rs191800156 (f = 0,021) NM_173660:c.-6 C>G

N/A

N/A

N/A

N/A

Пп533

Pp533

CHAT

rs8178990 (f = 0,071) NM_001142929:c.C373T: p.Leu125Phe

0,721 D

0,742 P

0,468 D

0,663 D

Пп537

Pp537

Пп442

Pp442

MYO9A

rs2306575 (f = 0,029) NM 006901:c.C5415G: p.His1805Gln

0,1 T

0,133 B

0,231 P

0,41 N

Пп530

Pp530

rs55738821 (f = 0,036) NM_006901:c.T4084C p.Ser1362Pro

0,187 T

0,013 B

0,202 N

0,1 N

rs148435644 (f = 0,03) NM_006901:c.C5912T: p.Ser1971Leu

0,12 T

0,013 B

0,09 N

0,02 N

Пп442

Pp442

COLQ

rs6782980 (f = 0,012) NM_080539:c.A832G: p.Ser278Gly

0,2 T

0,104 B

0,231 P

0,06 N

Пп597

Pp597

rs58156300 (f = 0,064) NM_080538:c.-54A>C

N/A

N/A

N/A

N/A

rs73033051 (f = 0,063) NM_080539:c.-46G>A

N/A

N/A

N/A

N/A

Пп597

Pp597

LAMA5

rs79319629 (f = 0,03) NM_005560:c.A2435C: p.Lys812Thr

0,555 D

0,728 D

0,444 D

0,632 D

Пп533

Pp533

rs148169370 (f = 0,019) NM 005560:c.G7462A: p.Ala2488Thr

0,912 D

0,899 D

0,81 D

0,585 D

Пп570

Pp570

rs34000043 (f = 0,014) NM_005560:c.C5035T: p.Arg1679Trp

0,654 D

0,689 D

0,09 N

0,626 D

Пп533

Pp533

AGRN

rs143324306 (f = 0,004) NM_198576:c.G1993A: p.Glu665Lys

0,129 T

0,679 D

0,548 D

0,518 N

Пп533

Pp533

rs113288277 (f = 0,04) NM 198576:c.A2183T: p.Glu728Val

0,433D

0,754 D

0,81 D

0,721 D

Пп570

Pp570

Пп442

Pp442

LRP4

rs118009068 (f = 0,023) NM_002334:c.C1117T: p.Arg373Trp

0,395 D

0,764 D

0,588 D

0,393 N

Примечание. Жирным шрифтом отмечены патогенные индексы протеомных программ.

Note. Pathogenic indices of the proteomic programs are marked in bold.

Ген AGRbN кодирует один из белков, которые важны для нейромышечного синаптогенеза. Патогенные на­рушения в нем вызывают наследственный НМС, ас­социированный с дефектами в большой группе генов, регулирующих нервную систему, и имеющий доста­точно разнообразную симптоматику в зависимости от затронутого гена [32], в ряде случаев частично пе­ресекающуюся с симптоматикой ОПП. Присутствие варианта р.Val1200Ile в этом гене у больной Пп537 было подтверждено секвенированием по Сэнгеру. Дан­ный вариант можно считать условно патогенным, так как из 4 использованных протеомных аналитических программ только MutationTaster признает его соб­ственно патогенным. Однако вариация p.Leu244Pro в гене HMBS у этой же больной тоже признается па­тогенной только программой MutationTaster, хотя других отличий от референсной последовательности нет, и, следовательно, именно она является причиной развития ОПП. Был проведен анализ найденной ва­риации в гене AGRbN у родственников больной, явля­ющихся носителями дефекта в гене HMBS. У самой больной диагностирована тяжелая форма заболева­ния с множественными приступами. У отца и родной сестры больной, также являющихся носителями этого варианта в гене AGRbN, ранее наблюдались единичные кратковременные приступы, сопровождавшиеся абдо­минальной болью и затруднением дыхания. У брата больной, не являющегося носителем патогенного ва­рианта в гене AGbRN, подобных отклонений от нормы никогда не наблюдалось. Ген DOK7 кодирует белок, необходимый для нейромышечного синаптогенеза и постсинаптической дифференциации. Как и в слу­чае гена AGRN, нарушения в нем вызывают НМС. Па­тогенные варианты в гене FBXO38, кодирующем один из регуляторов роста и репарации аксонов, могут вы­зывать мышечную атрофию [53], однако они встреча­ются редко и в настоящее время их известно всего 5 (база данных HGMD).

В результате проведенного анализа мы выявили генные варианты в генах белков, регулирующих фор­мирование и передачу нервных сигналов у 5 из 6 об­следованных больных. В гене DOK7, кроме патоген­ного варианта Arg47Cys, о котором говорилось выше, выявлена замена rs62272670 (NM_001164673:c.C134T: p.Ser45Leu), зарегистрированная в базе данных HGMD (CM071708). В другом исследовании она была выявлена у больного НМС [54]. Еще одна редкая ва­риация rs191800156 (NM_173660:c.-6 C>G), возможно, ведет к уменьшению экспрессии белка за счет сни­жения активности промотора гена. Выявлены новые варианты в гене нейротрансмиттера UNC13A, генах SCN4A и FBXO38, идентифицируемые тремя-четырьмя использованными программами анализа белковых структур, как патогенные (табл. 3). Вариантам в гене ALG8 дают статус патогенных все 4 использованные протеомные программы.

Таким образом, анализ данных WES для 6 больных тяжелой формой ОПП по генам, относящимся к сис­темам детоксикации, регуляции каскада биосинтеза гема и экспрессии ALAS1, не выявил вариаций, кото­рые можно было бы отнести к очевидно патогенным, но для ряда генов у двух и более больных были найде­ны достаточно редкие и предположительно функцио­нальные аллельные варианты. Эти варианты требуют дальнейшего изучения на расширенных выборках больных с манифестацией ОПП и их родственников, являющихся бессимптомными носителями патоген­ных нарушений в гене HMBS.

Результаты проведенного анализа позволили нам также высказать гипотезу о возможной роли сочета­ния гетерозиготных мутаций в гене HMBS и одном из генов-регуляторов нервной системы в клиниче­ском проявлении ОПП. Большинство наследственных нейропатий являются рецессивными заболеваниями, а все выявленные и приведенные вариации встрети­лись в гетерозиготном состоянии. Данная гипотеза представляется правдоподобной, и на следующем эта­пе исследования предполагается уделить внимание ее проверке, начав с мутационного анализа при по­мощи секвенирования по методу Сэнгера генов DOK7 и SCN4A, дефекты в которых найдены суммарно более чем у половины больных наследственным миастениче­ским синдромом.

Список литературы

1. Tsiftsoglou A., Tsamadou A., Papadopoulou L. Heme as key regulator of major mammalian cellular functions: Molecular, cellular, and pharmacological aspects. Pharmacology and Therapeutics. 2006; 111: 327–45. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2005.10.017

2. Degenhardt T., Väisänen S., Rakhshandehroo M., et al. Peroxisome proliferatoractivated receptor α controls hepatic heme biosynthesis through ALAS1. J. Mol. Biol. 2009; 388: 225–38. DOI: 10.1016/j.jmb.2009.03.024

3. Layer G., Reichelt J., Jahn D., Heinz D.W. Structure and function of enzymes in heme biosynthesis. Protein Science. 2010; 19: 1137–61. DOI: 10.1002/pro.405

4. Kubota Y., Nomura K., Katoh Y., et al. Novel mechanisms for heme-dependent degradation of ALAS1 protein as a component of negative feedback regulation of heme biosynthesis. J. Biol. Chem. 2016; 291: 20516–29. DOI: 10.1074/jbc. M116.719161

5. Lim H.W., Murphy G.M. The porphyrias. Clin. In Dermatol. 1996; 14: 375–87.

6. Shoolingin-Jordan P.M. Structure and mechanism of enzymes involved in the assembly of the tetrapyrrole macrocycle. Biochem. Soc. Trans. 1998; 26: 326–36.

7. Karim Z., Lyoumi S., Nicolas G., et al. Porphyrias: A 2015 update. Clin. Res. Hepatol. Gastroenterol. 2015; 39(4): 412–25. DOI: 10.1016/j.clinre.2015.05.009

8. Stein P.E., Badminton M.N., Rees D.C. Update review of the acute porphyrias. Br. J. Haematol. 2017; 176(4): 527–38. DOI: 10.1111 / bjh.14459

9. Ramanujam V.-M.S., Anderson K.E. Porphyria Diagnostics — Part 1: A brief overview of the porphyrias. Curr. Protoc. Hum. Genet. 2015; 86: 17.20.1–26. DOI: 10.1002 / 0471142905.hg1720s86

10. Bissell D.M., Anderson K.E., Bonkovsky H.L. Porphyria. N. Engl. J. Med. 2017; 377(9): 862–72. DOI: 10.1056/NEJMra1608634

11. Elder G.H., Hift R.J., Meissner P.N. The acute porphyrias. Lancet. 1997; 349: 1613–7.

12. Grandchamp B., De Verneuil H., Beaumont C., et al. Tissue-specific expression of porphobilinogen deaminase. Two isoenzymes from a single gene. Eur. J. Biochem. 1987; 162(1): 105–10.

13. Chen B., Solis-Villa C., Hakenberg J., et al. Acute Intermittent Porphyria: predicted pathogenicity of HMBS variants indicates extremely low penetrance of the autosomal dominant disease. Hum. Mutat. 2016; 37(11): 1215–22. DOI: 10.1002/humu.23067

14. Lenglet H., Schmitt C., Grange T., et al. From a dominant to an oligogenic model of inheritance with environmental modifiers in Acute Intermittent Porphyria. Hum. Mol. Genet. 2018; 27(7): 1164–73. DOI: 10.1093/hmg / ddy030

15. Puy H., Gouya L., Deybach J.-C. Porphyrias. Lancet. 2010; 375: 924–37. DOI: 10.1016 / S0140-6736 (09) 61925-5

16. Yang C.-C., Kuo H.-C., You H.-L., et al. HMBS mutations in Chinese patients with acute intermittent porphyria. Ann. Hum. Genet. 2008; 72: 683–6. DOI: 10.1111/j.1469-1809.2008.00463.x

17. Сурин В. Л., Лучинина Ю. А., Селиванова Д. С. и др. Молекулярногенетическое исследование острой перемежающейся порфирии в России: мутационный анализ и поиск функциональных полиморфизмов в гене порфобилиногендезаминазы. Генетика. 2010; 46(4): 1–13.

18. Пустовойт Я.С., Сурин В.Л., Карпова И.В. и др. Острая перемежающаяся порфирия в России: аспекты диагностики. Мед. генетика. 2004; 3(1): 18–35.

19. Gouya L., Puy H., Robreau A.-M., et al. Modulation of penetrance by the wild-type allele in dominantly inherited erythropoietic protoporphyria and acute hepatic porphyrias. Hum. Genet. 2004; 114: 256–62. DOI: 10.1007/s00439- 003-1059-5

20. Лучинина Ю.А., Гончарова М.В., Сурин В.Л. и др. Ассоциация аллельных вариантов генов системы детоксикации с клиническим проявлением острой перемежающейся порфирии. Гематология и трансфузиология. 2016; 61(3): 156–60.

21. Kumar P., Henikoff S., Ng P.C. Predicting the effects of coding non-synonymous variants on protein function using the SIFT algorithm. Nature Protocols. 2009; 4(7): 1073–81. DOI: 10.1038/nprot.2009.86

22. Adzhubei I.A., Schmidt S., Peshkin L., et al. A method and server for predicting damaging missense mutations. Nature Methods. 2010; 7(4): 248–9. DOI: 10.1038/nmeth0410-248

23. Schwarz J.M., Rödelsperger C., Schuelke M., Seelow D. MutationTaster evaluates disease-causing potential of sequence alterations. Nature Methods. 2010; 7(8): 575–6. DOI: 10.1038/nmeth0810-575

24. Choi Y., Sims G.E., Murphy S., et al. Predicting the functional effect of amino acid substitutions and indels. PLoS ONE. 2012; 7(10): e46688. DOI: 10.1371/ journal.pone.0046688

25. Thusberg J., Olatubosun A., Vihinen M. Performance of mutation pathogenicity prediction methods on missense variants. Human Mutation. 2011; 32(4): 358–68. DOI: 10.1002/humu.21445

26. Wu J., Jiang R. Prediction of deleterious nonsynonymous single-nucleotide polymorphism for human diseases. The Scientific World Journal. 2013; 2013: 10 pages. DOI: 10.1155/2013/675851

27. Dong C., Wei P., Jian X., et al. Comparison and integration of deleteriousness prediction methods for nonsynonymous SNVs in whole exome sequencing studies. Human Molecular Genetics. 2015; 24(8): 2125–37. DOI: 10.1093/hmg/ddu733

28. Kanazawa I. Molecular pathology of dentatorubral-pallidoluysian atrophy. Philos. Trans. R. Soc. Lond. B Biol. Sci. 1999; 354(1386): 1069–74.

29. Koide R., Kobayashi S., Shimohata T., et al. A neurological disease caused by an expanded CAG trinucleotide repeat in the TATA-binding protein gene: a new polyglutamine disease? Hum. Mol. Genet. 1999; 8(11): 2047–53.

30. Sánchez I., Balagué E., Matilla-Dueñas A. Ataxin-1 regulates the cerebellar bioenergetics proteome through the GSK3β-mTOR pathway that is altered in Spinocerebellar ataxia type 1 (SCA1). Hum. Mol. Genet. 2016; 25(18): 4021–40. DOI: 10.1093/hmg/ddw242

31. Jones M.A., Rhodenizer D., da Silva C., et al. Molecular diagnostic testing for congenital disorders of glycosylation (CDG): detection rate for single gene testing and next generation sequencing panel testing. Mol. Genet. Metab. 2013; 110(1–2): 78–85. DOI: 10.1016/j.ymgme.2013.05.012

32. Rodríguez Cruz P.M., Palace J., Beeson D. The neuromuscular junction and wide heterogeneity of Congenital myasthenic syndromes. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19(6): 1677. DOI: 10.3390/ijms19061677

33. Thunell S. (Far) Outside the box: genomic approach to acute porphyria. Physiol. Res. 2006; 55: 43–66.

34. Jover R., Hoffmann F., Scheffler-Koch V., Lindberg R.L.P. Limited heme synthesis in porphobilinogen deaminase-deficient mice impairs transcriptional activation of specific cytochrome P450 genes by phenobarbital. Eur. J. Biochem. 2000; 267: 7128–37.

35. Podvinec M., Handschin C., Looser R., Meyer U.A. Identification of the xenosensors regulating human 5-aminolevulinate synthase. PNAS. 2004; 101(24): 9127–32. DOI: 10,1073 / pnas.0401845101

36. Handschin C., Lin J., Rhee J., et al. Nutritional regulation of hepatic heme biosynthesis and porphyria through PGC-1α. Cell. 2005; 122: 505–15. DOI: 10.1016/j.cell.2005.06.040

37. Nilsson R., Schultz I.J., Pierce E.L., et al. Discovery of genes essential for heme biosynthesis through large-scale gene expression analysis. Cell Metab. 2009; 10(2): 119–30. DOI: 10.1016/j.cmet.2009.06.012

38. Ju Y., Mizutani T., Imamichi Y., et al. Nuclear receptor 5A (NR5A) family regulates 5-aminolevulinic acid synthase 1 (ALAS1) gene expression in steroidogenic cells. Endocrinology. 2012; 153(11): 5522–34. DOI: 10.1210 / en.2012-1334

39. Tian Q., Li T., Hou W., Zheng J., et al. Lon peptidase 1 (LONP1)-dependent breakdown of mitochondrial 5-aminolevulinic acid synthase protein by heme in human liver cells. J. Biol. Chem. 2011; 286: 26424–30. DOI: 10.1074/jbc. M110.215772

40. Fraser D.J., Podvinec M., Kaufmann M.R., Meyer U.A. Drugs mediate the transcriptional activation of the 5-aminolevulinic acid synthase (ALAS1) gene via the chicken xenobiotic-sensing nuclear receptor (CXR). J. Biol. Chem. 2002; 277: 34717–26. DOI: 10.1074/jbc.M204699200

41. Fraser D.J., Zumsteg A., Meyer U.A. Nuclear receptors constitutive androstane receptor and pregnane X receptor activate a drug-responsive enhancer of the murine 5-aminolevulinic acid synthase gene. J. Biol. Chem. 2003; 278: 39392–401. DOI: 10.1074/jbc.M306148200

42. Sueyoshi T., Negishi M. Phenobarbital response elements of cytochrome p450 genes and nuclear receptors. Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. 2001; 41: 123–43.

43. Pelkonen O., Mäenpää J., Taavitsainen P., et al. Inhibition and induction of human cytochrome P450 (CYP) enzymes. Xenobiotica. 1998; 28(12): 1203–53.

44. Pelkonen O., Rautio A., Raunio H., Pasanen M. CYP2A6: a human coumarin 7-hydroxylase. Toxicology. 2000; 144: 139–47.

45. Nebert D.W., Wikvall K., Miller W.L. 2013 Human cytochromes P450 in health and disease. Phil. Trans. R. Soc. B. 2013; 368(1612): 20120431 DOI: 10.1098/rstb.2012.0431

46. Laroche-Clary A., Le Morvan V., Yamori T., Robert J. Cytochrome P450 1B1 gene polymorphisms as predictors of anticancer drug activity: studies with in vitro models. Mol. Cancer Ther. 2010; 9: 3315–21. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT10-0673

47. Zanger U.M., Schwab M. Cytochrome P450 enzymes in drug metabolism: Regulation of gene expression, enzyme activities, and impact of genetic variation. Pharmacology & Therapeutics. 2013; 138: 103–41.

48. Lang T., Klein K., Fischer J. et al. Extensive genetic polymorphism in the human CYP2B6 gene with impact on expression and function in human liver. Pharmacogenetics. 2001; 11: 399–415.

49. Lamba V., Lamba J., Yasuda K., et al. Hepatic CYP2B6 expression: gender and ethnic differences and relationship to CYP2B6 genotype and CAR (constitutive androstane receptor) expression. J. Pharmacol. Exp. Ther. 2003; 307: 906–22.

50. Desta Z., Saussele T., Ward B., et al. Impact of CYP2B6 polymorphism on hepatic efavirenz metabolism in vitro. Pharmacogenomics. 2007; 8: 547–58.

51. Jover R., Moya M., Gómez-Lechón M.J. Transcriptional regulation of cytochrome p450 genes by the nuclear receptor hepatocyte nuclear factor 4-alpha. Curr. Drug Metab. 2009; 10: 508–19. DOI: 10.2174/138920009788898000

52. López-García M.A., Feria-Romero I.A., Serrano H., et al. Influence of genetic variants of CYP2D6, CYP2C9, CYP2C19 and CYP3A4 on antiepileptic drug metabolism in pediatric patients with refractory epilepsy. Pharmacol. Rep. 2017; 69(3): 504–11. DOI: 10.1016/j.pharep.2017.01.007

53. Sumner C.J., d’Ydewalle C., Wooley J., et al. A dominant mutation in FBXO38 causes distal spinal muscular atrophy with calf predominance. Am J Hum Genet. 2013; 93(5): 976–83. DOI: 10.1016/j.ajhg.2013.10.006

54. Müller J.S., Herczegfalvi A., Vilchez J.J., et al. Phenotypical spectrum of DOK7 mutations in congenital myasthenic syndromes. Brain. 2007; 130(Pt 6): 1497–506. DOI: 10.1093/brain/awm068


Об авторах

О. C. Пшеничникова
National Research Center for Hematology
Россия
Пшеничникова Олеся Сергеевна, ведущий специалист лаборатории генной инженерии


М. В. Гончарова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр гематологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Гончарова Мария Владимировна, ведущий специалист лаборатории генной инженерии


Я. С. Пустовойт
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр гематологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Пустовойт Ярослав Сергеевич, старший научный сотрудник отделения химиотерапии гематологических заболеваний и интенсивной терапии


И. В. Карпова
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр гематологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Карпова Ирина Владимировна, руководитель биохимической группы централизованной клинико-диагностической лаборатории


В. Л. Сурин
ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр гематологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Россия
Сурин Вадим Леонидович, старший научный сотрудник лаборатории генной инженерии


Для цитирования:


Пшеничникова О.C., Гончарова М.В., Пустовойт Я.С., Карпова И.В., Сурин В.Л. ПИЛОТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТИ К КЛИНИЧЕСКИМ ПРОЯВЛЕНИЯМ ОСТРОЙ ПЕРЕМЕЖАЮЩЕЙСЯ ПОРФИРИИ. Гематология и трансфузиология. 2019;64(2):123-137. https://doi.org/10.35754/0234-5730-2019-64-2-123-137

For citation:


Pshenichnikova O.S., Goncharova M.V., Pustovoit Y.S., Karpova I.V., Surin V.L. PILOT RESEARCH OF A GENETIC PREDISPOSITION FOR CLINICAL MANIFESTATIONS OF ACUTE INTERMITTENT PORPHYRIA. Russian journal of hematology and transfusiology. 2019;64(2):123-137. (In Russ.) https://doi.org/10.35754/0234-5730-2019-64-2-123-137

Просмотров: 806


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0234-5730 (Print)
ISSN 2411-3042 (Online)